Проблема истощения природных ресурсов и альтернативные источники энергии.

 

Истощение ресурсов идет по нескольким направлениям.

Во-первых, истощаются невозобновимые ископаемые энергоресурсы биогенного происхождения — уголь и нефть, хотя их запасы пока достаточно велики.

В настоящее время соотношение мирового потребления энергоресурсов следующее:

1) нефть – 43%

2) газ – 16%

3) ядерная и гидроэнергия – 15%

4) сгораемые отходы – 14%

5) уголь – 8%

6) другие – 4%

Получается, наибольшая нагрузка по обеспечению энергией населения ложится на традиционные исчерпаемые топливные энергоресурсы. В то время как на долю альтернативных источников энергии приходится порядка 4% всей полученной энергии.

Во-вторых, истощаются такие относительно возобновимые ресурсы, как почва и леса. Почвенный покров планеты страдает от эрозии, в результате которой катастрофически убывает плодородный слой. Катастрофичной в данное время является вырубка тропических лесов, которые являются одним из крупнейших источников кислорода, жизненно важного ресурса нашей планеты, возобновляемого биотой.

Один из самых важных вопросов, связанный с мировыми запасами природных ресурсов – это: на сколько лет хватит человечеству мировых запасов нефти, газа и других полезных ископаемых. К сожалению, точный ответ на этот вопрос никто дать не может. Самые пессимистические прогнозы называют цифру порядка 20 лет для нефти, чуть больше для газа и 200 лет для угля, исходя из разведанных ресурсов и постоянно растущего потребления. Оптимистические прогнозы нацеливают нас еще на несколько десятилетий – до 50 лет для нефти, 70 лет для газа, и до 400 лет для угля, надеясь на еще неразведанные месторождения.

Из всех топливно-энергетических мировых запасов самая большая доля (порядка 60%) приходится на уголь. Разведанные мировые запасы каменного и бурого угля составляют порядка 5 трлн т, из них доказанные запасы – менее 2 трлн т. Доказанные мировые запасы нефти составляют сейчас порядка 140 млрд т. Наибольшая часть из них сосредоточена на Ближнем и Среднем Востоке – на их долю приходится около 64% всех мировых запасов нефти. Разведанные мировые запасы природного газа выросли за последние десятилетия в 1,5 раза и приблизились к цифре в 150 трлн куб км.

Большие надежды ученых всего мира связаны прежде всего с развитием альтернативных источников энергии. Существует несколько направлений в развитии нетрадиционных источников энергии.

1) Ветроэнергетика. Источник – движение воздушных масс. Оборудование - ветрогенераторы. Достоинства: отсутствие влияния на тепловой баланс атмосферы Земли, потребления кислорода, выбросов углекислого газа и других загрязнителей, возможность преобразования в различные виды энергии (механическую, тепловую, элекрическую). Недостатки - низкая плотность энергии, приходящейся на единицy площади ветрового колеса; непредсказуемые изменения скорости ветра в течение суток и сезона, требующие резервирования ветровой станции или аккумулирования произведенной энергии; отрицательное влияние на среду обитания человека и животных, на телевизионную связь и пути сезонной миграции птиц.

2) Гелиоэнергетика. Источник – электромагнитное излучение солнца. Оборудование - солнечный водонагреватель, солнечный коллектор, фотоэлектрические элементы. Достоинства: общедоступность и неисчерпаемость источника; теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно). Недостатки: зависимость от погоды и времени суток, как следствие необходимость аккумуляции энергии.

3) Альтернативная гидроэнергетика. Источник – движение воды в реках и морях. Различают приливные ЭС, волновые ЭС, мини и микро ГЭС (на реках), водопадные ЭС. Достоинства: не нужно добывать, как-либо обрабатывать, транспортировать, использование не дает вредных отходов и выбросов в атмосферу. В некоторых случаях плотины гидростанции позволяют регулировать речной сток, они надежны, просты в эксплуатации (по сравнению с ТЭС и АЭС), дешевы; вода водохранилищ может использоваться в сельском хозяйстве для полива, в них можно разводить рыбу. Недостатки: отчуждаются плодородные пойменные земли, происходит снижение скорости воды в реках, оказывает серьезное отрицательное влияние на ценные породы промысловых рыб, в ряде случаев невозможно строительство из-за неподходящих условий (приливные станции).

4) Геотермальная энергетика. Источник – тепло планеты. Выделяют тепловые и электростанции (принцип отбора высокотемпературных грунтовых вод и использования их в цикле); грунтовые теплообменники (принцип отбора тепла от грунта посредством теплообмена). Главным достоинством геотермальной энергии является ее практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года. Недостатками ее являются высокая минерализация термальных вод большинства месторождений и наличие токсичных соединений и металлов, что исключает в большинстве случаев сброс термальных вод в природные водоемы.

5) Космическая энергетика. Получение электроэнергии в фотоэлектрических элементах, расположенных на орбите Земли. Электроэнергия будет передаваться на землю в форме микроволнового излучения.

6) Водородная энергетика -развивающаяся отрасль энергетики, направление выработки и потребления энергии человечеством, основанное на использовании водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки и потребления энергии людьми, транспортной инфраструктурой и различными производственными направлениями. Водород выбран как наиболее распространенный элемент на поверхности земли и в космосе, теплота сгорания водорода наиболее высока, а продуктом сгорания в кислороде является вода (которая вновь вводится в оборот водородной энергетики). Примеры, водородные двигатели, топливные элементы.

7) Биотопливо -это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород).

8) Распределенная энергетика - концепция распределённых энергетических ресурсов подразумевает наличие множества потребителей, которые производят тепловую и электрическую энергию для собственных нужд, направляя их излишки в общую сеть (электрическую или тепловую). В рамках данной концепции в качестве генераторов энергии выступают когенерационные установки (КГУ) малой и средней мощности, которые позволяют добиться высокой эффективности использования топлива (до 90 % от потенциальной энергии). Использование подобных установок приводит к значительной экономии топлива и финансов. В рамках концепции децентрализованного производства электроэнергии возможно наличие общей сети электроэнергии и системы местных котельных, производящих исключительно тепловую энергию для нужд населённого пункта/предприятия/квартала.

§ 21 Рациональное и нерациональное природопользование. Основные принципы рационального природопользования. [1]

Под понятием "природопользование" понимают научно-техническое направление, которое занимается разработкой теоретических проблем и практических решений в области рационального использования человеком природных ресурсов; это весьма активная сфера общественно-производственной деятельности, направленной на удовлетворение потребностей человечества в качестве и разнообразии окружающей среды, на улучшение использования естественных ресурсов биосферы. Выделяется, что вполне естественно, два типа природопреобразования: рациональное и нерациональное.

Нерациональное природопользование — это система природопользования, при которой в больших количествах и обычно не полностью используются наиболее легко доступные природные ресурсы, что приводит к быстрому истощению ресурсов. В этом случае производится большое количество отходов и сильно загрязняется окружающая среда. Нерациональное природопользование характерно для экстенсивного хозяйства, то есть для хозяйства, развивающегося путем нового строительства, освоения новых земель, использования природных ресурсов, увеличения числа работающих. Экстенсивное хозяйство приносит сначала неплохие результаты при сравнительно низком научно-техническом уровне производства, но быстро приводит к исчерпанию природных и трудовых ресурсов. Одним из многочисленных примеров нерационального природопользования может служить подсечно-огневое земледелие, распространенное и в наше время в юго-восточной Азии. Выжигание земель приводит к уничтожению древесины, загрязнению атмосферы, возникновению плохо контролируемых пожаров и т.д. Часто нерациональное природопользование является следствием узковедомственных интересов и интересов транснациональных корпораций, располагающих свои вредные производства в развивающихся странах.

Рациональное природопользование — это система природопользования, при которой достаточно полно используются добываемые природные ресурсы (и соответственно, уменьшается количество потребляемых ресурсов), обеспечивается восстановление возобновимых природных ресурсов, полно и многократно используются отходы производства (т.е. организовано безотходное производство), что позволяет значительно уменьшить загрязнение окружающей среды. Рациональное природопользование характерно для интенсивного хозяйства, то есть такого хозяйства, которое развивается на основе научно-технического прогресса и лучшей организации труда при высокой производительности труда. Примером рационального природопользования может быть безотходное производство или безотходный цикл производства, в котором полностью используются отходы, в результате чего снижается расход сырья и сводится к минимуму загрязнение окружающей среды. На рисунке 8 показаны основные принципы рационального природопользования - это изучение, охрана, освоение и преобразование (по Ю.К. Ефремову и др., 1981). Природопользование принимает различные формы в зависимости от типов природных ресурсов: исчерпаемых (энергетических, сырьевых, пищевых, генофонда) и ресурсов среды (условия труда, отдыха и здоровья).

Рисунок 8 – Основные принципы рационального природопользования

В понятие о рациональном освоении природных ресурсов и условий входит наиболее полное использование достоинств среды и экономическое получение энергии, сырья. Целенаправленное преобразование рассчитано на умножение и обогащение природных ресурсов и на улучшение природных условий. Так, при использовании исчерпаемых и при этом невозобновимых (минеральных) ресурсов важны комплексность и экономичность добычи, сокращение отходов и т. п. Охрана ресурсов среды означает поддержание их качеств, благоприятных для ведения хозяйства, а преобразование - их улучшение (мелиорация, рекультивация земель и др.) (В.А. Вронский, 1996).

Природопользование и охрана природной среды - это две стороны одной деятельности человека, в современных условиях развивающегося глобального экологического кризиса, при любых других условиях первое становится угрозой для жизни человека, а второе - просто бессмысленным, так как природу, в частности живую, можно полностью уничтожить и охранять ее уже не нужно.