проблема современной энергетики Презентацию подготовила Калинина Яна 2 курс, ДИВИ 2013 год
Локальные энергетические кризисы возникали и в доиндустриальной экономике (например, в Англии XVIII в. в связи с исчерпанием лесных ресурсов и переходом на уголь). Но как глобальная проблема нехватка энергоресурсов проявилась в 70 х гг. XX в. , когда разразился энергетический кризис, выразившийся в резком повышении цены на нефть (в 14, 5 раза в 1972 1981 гг. ), что создало серьезные трудности для мировой экономики. Хотя многие затруднения того времени были преодолены, глобальная проблема обеспечения топливом и энергией сохраняет свое значение и в наши дни. Главной причиной возникновения глобальной энергетической проблемы следует считать быстрый рост потребления минерального топлива в XX в. Со стороны предложения он вызван открытием и эксплуатацией огромных нефтегазовых месторождений в Западной Сибири, на Аляске, на шельфе Северною моря, а со стороны спроса — увеличением автомобильного парка и ростом объема производства полимерных материалов. Наращивание добычи топливно энергетических ресурсов повлекло за собой серьезное ухудшение экологической ситуации (расширение открытой добычи полезных ископаемых, добыча на шельфе и др. ). А рост спроса на эти ресурсы усилил конкуренцию как стран — экспортеров топливных ресурсов за лучшие условия продажи, так и между странами импортерами за доступ к энергетическим ресурсам.
причины Главной причиной возникновения глобальной энергетической проблемы следует считать быстрый рост потребления минерального топлива в XX в. Со стороны предложения он вызван открытием и эксплуатацией огромных нефтегазовых месторождений в Западной Сибири, на Аляске, на шельфе Северною моря, а со стороны спроса — увеличением автомобильного парка и ростом объема производства полимерных материалов. Наращивание добычи топливно энергетических ресурсов повлекло за собой серьезное ухудшение экологической ситуации (расширение открытой добычи полезных ископаемых, добыча на шельфе и др. ). А рост спроса на эти ресурсы усилил конкуренцию как стран — экспортеров топливных ресурсов за лучшие условия продажи, так и между странами импортерами за доступ к энергетическим ресурсам.
Обеспеченность мирового хозяйства топливноэнергетическими ресурсами Вместе с тем происходит дальнейшее наращивание ресурсов минерального топлива. Под влиянием энергетического кризиса активизировались крупномасштабные геологоразведочные работы, приведшие к открытию и освоению новых месторождений энергоресурсов. Соответственно возросли и показатели обеспеченности важнейшими видами минерального топлива: считается, что при современном уровне добычи разведанных запасов угля должно хватить на 325 лет. природного газа — на 62 года, а нефти — на 37 лет (если в начале 70 х гг. считалось, что обеспеченность мировой экономики запасами нефти не превышает 25 30 лет; разведанные запасы угля еще в 1984 г. оценивались в 1, 2 трлн т, то к концу 90 х гг. они выросли до 1, 75 трлн т). В результате преобладавшие в 70 х гг. пессимистические прогнозы обеспеченности потребностей мировой экономики в энергоносителях ( так, тогда считалось, что запасов нефти хватит не более чем на 25 30 лет) сменились оптимистическими взглядами, основанными на актуальной информации.
ОСНОВНЫЕ ПУТИ РЕШЕНИЯ ГЛОБАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПРОБЛЕМЫ Экстенсивный путь решения энергетической проблемы предполагает дальнейшее увеличение добычи энергоносителей и абсолютный рост энергопотребления. Этот путь остается актуальным для современной мировой экономики. Мировое энергопотребление в абсолютном выражении с 1996 по 2003 г. выросло с 12 млрд до 15, 2 млрд т условного топлива. Вместе с тем ряд стран сталкивается с достижением предела собственного производства энергоносителей (Китай) либо с перспективой сокращения этого производства (Великобритания). Такое развитие событий побуждает к поискам способов более рационального использования энергоресурсов.
На этой основе получает импульс интенсивный путь решения энергетической проблемы, заключающийся прежде всего в увеличении производства продукции на единицу энергозатрат. Энергетический кризис 70 х гг. ускорил развитие ивнедрение энергосберегающих технологий, придает импульс структурной перестройке экономики. Эти меры, наиболее последовательно проводимые развитыми странами, позволили в значительной степени смягчить последствия энергетического кризиса. В современных условиях тонна сбереженного в результате сберегающих мер энергоносителя обходится в 3 4 раза дешевле, чем тонна дополнительно добытого. Это обстоятельство явилось для многих стран мощным стимуломповышения эффективности использования энергоносителей. За последнюю четверть XX в. энергоемкость хозяйства США снизилась вдвое, а Германии — в 2, 5 раза. Под воздействием энергетического кризиса развитые страны в 70 80 х гг. провели масштабную структурную перестройку экономики в направлении снижения доли энергоемких производств. Так, энергоемкость машиностроения и особенносферы услуг в 8 10 раз ниже, чем в ТЭК или в металлургии. Энергоемкие производства сворачивались и переводились в развивающиеся страны. Структурная перестройка в направлении энергосбережения приносит до 20% экономии топливно энергетических ресурсов в расчете на единицу ВВП. Важным резервом повышения эффективности использования энергии является совершенствование технологических процессов функционирования аппаратов и оборудования. Несмотря на то что это направление является весьма капиталоемким, тем не менее эти затраты в 2 3 раза меньше расходов, необходимых для эквивалентного повышения добычи (производства) топлива и энергии. Основные усилия в этой сфере направлены на совершенствование двигателей и всего процесса использования топлива.
В то же время многие государства с формирующимися рынками (Россия, Украина, Китай, Индия) продолжают развивать энергоемкие производства (черная и цветная металлургия, химическая промышленность и др. ), а также использовать устаревшие технологии. Более того, в этих странах следует ожидать роста энергопотребления как в связи с повышением жизненного уровня и изменением образа жизни населения, так и с нехваткой у многих из этих стран средств на снижение энергоемкости хозяйства. Поэтому в современных условиях именно в странах с формирующимися рынками происходит рост потребления энергетических ресурсов, тогда как в развитых странах потребление сохраняется на относительно стабильном уровне. Но необходимо иметь в виду, что энергосбережение в наибольшей степени проявило себя в промышленности, но под влиянием дешевой нефти 90 х гг. слабо сказывается на транспорте. На современном этапе и еще на долгие годы вперед решение глобальной энергетической проблемы будет зависеть от степени снижения энергоемкости экономики, т. е. от расхода энергии на единицу произведенного ВВП. Таким образом, глобальной энергетической проблемы в ее прежнем понимании как угрозы абсолютной нехватки ресурсов в мире не существует. Тем не менее проблема обеспечения энергоресурсами сохраняется в модифицированном виде.
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ Важность темы энергоснабжения неоспорима. Проблема надёжности систем энергоснабжения (она названа энергобезопасностью в рамках председательства России в «большой восьмёрке» в 2006 году) одна из главных тем работы саммита. Декомпозиция проблемной ситуации выдвигает на одно из ведущих мест надёжность энергоснабжения в чрезвычайных условиях. Рассмотрим эту проблему несколько шире. Остановимся на внешних событиях проблемы энергобезопасности. Настоящее время и прошедшее столетие потрясли события фашизм в Германии, распад Советского союза, войны во Вьетнаме, Афганистане, Чечне, Ираке, «оранжевая» революция, террористические акты в США, Англии и наконец последние события во Франции (ноябрь 2005). Что общее связывает и в чём гносеологические основы всех этих событий? Можно ли это предвидеть? Можно ли эти процессы формализовать? В начале 70 х годов прошедшего столетия американский метеоролог Эдвард Лоренс из Массачусетского технологического института, моделируя на компьютере конвективные потоки в атмосфере нелинейными дифференциальными уравнениями Навье Стокса, установил существенную зависимость их решения от начальных условий (её иногда называют эффектом бабочки, по названию статьи Лоренса «Предсказуемость: может ли взмах крылышек бабочки в Бразилии привести к образованию торнадо в Техасе» ). Результат его исследований доказательство невозможности долгосрочных прогнозов. Вторым важным достижением, позволяющим по новому взглянуть на эволюционные события в природе создание американским математиком Бенуа Мандельбротом фрактальной геометрии природы. Ещё один постулат нашего времени, о котором знают ведущие учёные мира по неврологии, искусственному интеллекту и т. д. мы пока не знаем как работает мозг человека. Искусственные нейронные сети пока не могут считаться приемлемой моделью отображения умственной деятельности. Всё это позволяет высказать предположение, что на настоящем этапе наших знаний мы ещё не можем создавать добротные модели общественных процессов (это не значит, что этим не следует заниматься), но использовать фрактальные размерности или как их ещё называют размерности подобия. Всемирная паутина (Интернет) за 5 последних лет пополнилась миллионами исследований по фракталам. Смысл этого предложения найти взаимосвязь между фрактальными размерностями отображений, например, структурных процессов в энергетике и надёжностью энергосистемы, при чрезвычайных ситуациях. К чрезвычайным ситуациям здесь относятся и террористические действия. В последние годы возникло понимание, что это задачи нового направления в нелинейной динамике с её наработками по методам их решения.
Может быть полезен и подход с позиции стратегических игр. Длительное время вопросом применения стратегических игр к проблеме терроризма занимается Тодд Сэндлер. Один из его выводов действия террористов не всегда подчиняются логике, что снижает эффективность игрового подхода. Некоторые исследователи даже считают, что терроризм победить нельзя, что сингулярность развития человечества создаёт всё большие преимущества отдельных объединений людей, ставших на путь международного терроризма. Человечество не всё сделало, чтобы предотвратить гибель цивилизации. Кузбасс в настоящее время характеризуется динамичным развитием горнодобывающей промышленности, открытием новых шахт и увеличением добычи угля на существующих горных предприятиях. В перспективе подъем промышленности может привести к дефициту потребляемой электроэнергии в области. В связи с этим необходимо предусматривать соответственное развитие электрогенерирующих мощностей. Каким путем следует это осуществлять? Можно пойти по пути реконструкции существующих электростанций и наращивания их мощности. Можно построить новую достаточно мощную (1500. . . 2500 МВт) электростанцию с использованием парогазовых технологий, однако это требует больших единовременных затрат, концентрации строительства и значительного времени. На наш взгляд, не отказываясь от указанных вариантов, целесообразно развивать распределенную когенерацию, то есть децентрализованное комбинированное производство тепла и электроэнергии путем создания мини ТЭЦ в широком диапазоне мощности от 1 до 100 МВт и более. Именно такое сочетание централизованного и децентрализованного энергоснабжения отвечает общемировым тенденциям развития энергетики.
Кроме того, в связи с исчерпаемостью традиционных жидкого и газообразного ископаемых топлив и нарастающим загрязнением окружающей среды, в более отдаленной перспективе необходимо учитывать возможный переход энергетики на водородное топливо, которое может использоваться также и на транспорте. Для получения водорода также нужен уголь. Поэтому необходимо предусмотреть развитие угольной промышленности РФ, прежде всего в Кузбассе. Еще в 80 х годах прошлого века акад. М. А. Стырикович прогнозировал добычу угля в Кузбассе на уровне 500 млн тонн, однако, без решения экологических проблем здесь нереально увеличивать добычу угля свыше 180. . . 200 млн т. Так же считает и губернатор Кемеровской области А. Тулеев. При этом для снижения экологической нагрузки вместо традиционного сжигания угля должны широко внедрятся продукты его глубокой переработки, в частности, синтез газ, водоугольное топливо и др. Сейчас определённый опыт использования таких видов топлива в Кузбассе имеется, однако масштабы явно недостаточны и уже в ближайшем будущем должны быть значительно расширены. Для Кузбасса, да и для России в целом, именно уголь является основой энергетической безопасности в обозримом будущем, пока человечество не овладеет другими источниками энергии, из которых наиболее перспективным и заманчивым представляется термоядерный синтез. Развитие распределенной генерации находится в Кузбассе на начальном этапе, однако интерес к созданию мини ТЭЦ на промышленных предприятиях и в сфере ЖКХ возрастает. Проектируются и строятся новые источники, а также реконструируются существующие, путем надстройки котельных турбогенераторами, что на данном этапе наиболее эффективно, так как при этом снижается срок окупаемости и минимизируются требуемые инвестиции. В ближайшем будущем это направление необходимо интенсивно развивать. Развитие распределений генерации наряду с повышением надёжности энергоснабжения потребителей способствует адаптации к рыночной неопределённости в ценах на энергоресурсы и в тарифах на отпускаемую энергию, в конечном итоге это ведёт к снижению рисков дефицита энергоресурсов и повышению энергетической безопасности. Кроме того, это способствует повышению адаптационных возможностей самих систем энергетики к неопределённости рыночных условий развития экономики и снижению инвестиционных рисков.
соотношения Оптимальное же соотношение между объектами централизованной и распределённой энергетики определяется из техноценологических представлений в соответствии с разработанной проф. Б. И. Кудриным 3 й парадигмой Мира. При этом вся совокупность объектов энергетики рассматривается как своеобразный техноценоз, в котором для устойчивого и гармоничного развития должно быть определённое соотношение между крупными, средними и мелкими источниками. Распределение объектов по какому либо параметру, характеризующее их разнообразие (например, по установленной мощности) носит гиперболический характер с определёнными показателями, соответствующими оптимальному соотношению числа объектов.
Энергия – проблемы роста потребления Энергетический кризис – явление, возникающее, когда спрос на энергоносители значительно выше их предложения. Его причины могут находиться в области логистики, политики или физического дефицита. Потребление энергии является обязательным условием существования человечества. Наличие доступной для потребления энергии всегда было необходимо для удовлетворения потребностей человека, увеличения продол жительности и улучшения условий его жизни.
Современный мир История цивилизации – история изобретения все новых и новых методов преобразования энергии, освоения ее новых источников и в конечном итоге увеличения энергопотребления. Первый скачок в росте энергопотребления произошел, когда человек научился добывать огонь и использовать его для приготовления пищи и обогрева своих жилищ. Источниками энергии в этот период служили дрова и мускульная сила человека. Следующий важный этап связан с изобретением колеса, созданием разнообразных орудий труда, развитием кузнечного производства. К XV веку средневековый человек, используя рабочий скот, энергию воды и ветра, дрова и небольшое количество угля, уже потреблял приблизительно в 10 раз больше, чем первобытный человек. Особенно заметное увеличение мирового потребления энергии произошло за последние 200 лет, прошедшие с начала индустриальной эпохи, – оно возросло в 30 раз и достигло в 1998 г. 13. 7 Гигатонн условного топлива в год. Человек индустриального общества потребляет в 100 раз больше энергии, чем первобытный человек. В современном мире энергетика является основой развития базовых отраслей промышленности, определяющих прогресс общественного производства. Во всех промышленно развитых странах темпы развития энергетики опережали темпы развития других отраслей. В то же время энергетика – один из источников неблагоприятного воздействия на окружающую среду и человека. Она влияет на атмосферу (потребление кислорода, выбросы газов, влаги и твердых частиц), гидросферу (потребление воды, создание искусственных водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких отходов) и на литосферу (потребление ископаемых топлив, изменение ландшафта, выбросы токсичных веществ). Несмотря на отмеченные факторы отрицательного воздействия энергетики на окружающую среду, рост потребления энергии не вызывал особой тревоги у широкой общественности. Так продолжалось до середины 70 х годов, когда в руках специалистов оказались многочисленные данные, свидетельствующие о сильном антропогенном давлении на климатическую систему, что таит угрозу глобальной катастрофы при неконтролируемом росте энергопотребления. С тех пор ни одна другая научная проблема не привлекает такого пристального внимания, как проблема настоящих, а в особенности предстоящих изменений климата.
Считается, что одной из главных причин этого изменения является энергетика. Под энергетикой при этом понимается любая область человеческой деятельности, связанная с производством и потреблением энергии. Значительная часть энергетики обеспечивается потреблением энергии, освобождающейся при сжигании органического ископаемого топлива (нефти, угля и газа), что, в свою очередь, приводит к выбросу в атмосферу огромного количества загрязняющих веществ. Такой упрощенный подход уже наносит реальный вред мировой экономике и может нанести смертельный удар по экономике тех стран, которые еще не достигли необходимого для завершения индустриальной стадии развития уровня потребления энергии, в том числе России. В действительности все обстоит гораздо сложнее. Помимо парникового эффекта, ответственность за который, частично лежит на энергетике, на климат планеты оказывает влияние ряд естественных причин, к числу важнейших из которых относятся солнечная активность, вулканическая деятельность, параметры орбиты Земли, автоколебания в системе атмосфера океан. Корректный анализ проблемы возможен лишь с учетом всех факторов, при этом, разумеется, необходимо внести ясность в вопрос, как будет вести себя мировое энергопотребление в ближайшем будущем, действительно ли человечеству следует установить жесткие самоограничения в потреблении энергии с тем, чтобы избежать катастрофы глобального потепления.
Современные тенденции развития энергетики Общепринятая классификация подразделяет источники первичной энергии на коммерческие и некоммерческие. Коммерческие источники энергии включают в себя твердые (каменный и бурый уголь, торф, горючие сланцы, битуминозные пески), жидкие (нефть и газовый конденсат), газообразные (природный газ) виды топлива и первичное электричество (электроэнергия, произведенная на ядерных, гидро , ветровых, геотермальных, солнечных, приливных и волновых станциях). К некоммерческим относят все остальные источники энергии (дрова, сельскохозяйственные и промышленные отходы, мускульная сила рабочего скота и собственно человека). Рис. 5. 37. Мировое потребление коммерческой энергии Е и численность населения Р во второй половине XX столетия
Мировая энергетика в целом на протяжении всей индустриальной фазы развития общества основана преимущественно на коммерческих энергоресурсах (около 90% общего потребления энергии). Хотя следует отметить, что существует целая группа стран (экваториальная зона Африки, Юго Восточная Азия), многочисленное население которых поддерживает свое существование почти исключительно за счет некоммерческих источников энергии. Различного рода прогнозы потребления энергии, базирующиеся на данных за последние 50 60 лет предполагают, что примерно до 2025 г. ожидается сохранение современного умеренного темпа роста мирового потребления энергии – около 1. 5% в год и проявившая себя в последние 20 лет стабилизация мирового душевого потребления на уровне 2. 3 2. 4 т усл. топл. /(чел. год). После 2030 г. по прогнозу начнется медленное снижение среднемирового уровня душевого потребления энергии к 2100 г. При этом общее потребление энергии обнаруживает явную тенденцию к стабилизации после 2050 г. и даже слабого уменьшения к концу века.
факторы Одним из важнейших факторов, учитывавшихся при разработке прогноза, является обеспеченность ресурсами мировой энергетики, базирующейся на сжигании ископаемого органического топлива. В рамках рассматриваемого прогноза, безусловно, относящегося к категории умеренных по абсолютным цифрам потребления энергии, исчерпание разведанных извлекаемых запасов нефти и газа наступит не ранее 2050 г. , а с учетом дополнительных извлекаемых ресурсов – после 2100 г. Если принять во внимание, что разведанные извлекаемые запасы угля значительно превосходят запасы нефти и газа, вместе взятые, то можно утверждать, что развитие мировой энергетики по данному сценарию обеспечено в ресурсном отношении более чем на столетие. Вместе с тем, результаты прогнозов дают значительный разброс, что хорошо видно из подборки некоторых опубликованных данных прогнозов на 2000 г.
Скачать презентацию проблема современной энергетики подготовила Калинина Яна 2
проблема современной энергетики.pptx