Реферат проблемы энергетики и способы их решения

Обновлено: 06.07.2024

В чем проблемы современной энергетики? Каковы пути и перспективы ее развития? Во времена Советского союза ответ на эти вопросы был бы однозначным и не подлежащим обсуждению: “Догнать, перегнать и оставить далеко позади государство-соперника (например, США, а тем самым и весь мир) по производству и потреблению энергии”. Такой позиции правительство придерживалось и в промышленности, где оно в отличие от гонки вооружений, преуспело, и Союз действительно далеко обогнал США и весь мир в тяжелой промышленности. Теперь мы видим перед собой результат такой политики – Украину, такую, какая она есть сейчас. Посмотрим, к чему привели подобные действия в энергетике.

Вложенные файлы: 1 файл

Проблемы и перспективы современной энергетики.docx

Проблемы и перспективы современной энергетики

Специалисты подсчитали, что в США потребление энергии в 6 раз превосходит среднемировой уровень и в 30 раз — уровень развивающихся стран. Чтобы подтянуться к уровню хотя бы современных Соединенных Штатов, этим странам нужно каждые несколько лет удваивать производство и потребление энергии, тем более что население этих стран стремительно растет, и для их индустриализации, для переселения новых и новых миллиардов латиноамериканцев, африканцев, арабов, индийцев, китайцев, индонезийцев и т.д. из хижин в благоустроенные жилища рост потребности энергии составляет 6-9% в год!

А теперь обратим внимание на информацию, которую предлагают нам ученые:

1.Ученые предлагают следующую информацию к размышлению. Если бы развивающиеся страны сумели добиться роста потребления минеральных ресурсов до уровня Соединенных Штатов, то разведанные запасы нефти истощились бы через 7 лет, природного газа — через 5 лет, угля — через 18 лет. Если учесть еще и потенциальные запасы, до которых пока не добрались геологи, то природного газа должно хватить на 72 года, нефти в обычных скважинах — на 60 лет, а в сланцах и песках, откуда ее чрезвычайно трудно и дорого выкачивать, — на 660 лет. Угля — на 350 лет.

2.Предположим, что на нужды энергии можно использовать, как нефть, всю массу нашей планеты. Если скорость увеличения потребления энергии останется такой же, как сегодня, это “горючее” будет сожжено целиком всего за 342 года.

3.При современных темпах развития техники производство энергии на Земле через 240 лет превысит количество солнечной энергии, падающей на нашу планету, через 800 лет — всю энергию, выделяемую солнцем, а через 1300 лет превзойдет полное излучение всей нашей Галактики.

Однако главная проблема современной энергетики — не истощение минеральных ресурсов, а угрожающая экологическая обстановка: еще задолго до того, как будут использованы все мыслимые ресурсы, разразиться экологическая катастрофа, которая превратит Землю в планету, совершенно не приспособленную для жизни человека.

Исходя из опыта, человечеству придется отказаться от атомной энергетики по 4 причинам.

Во-первых, каждая атомная электростанция независимо от степени ее надежности является стационарной атомной бомбой, которая в любой момент может быть взорвана путем диверсии, бомбардировкой с воздуха, обстрелом ракетами или обычными артиллерийскими снарядами.

Во-вторых, на примере Чернобыля мы на собственном опыте убедились, что авария на атомной электростанции может произойти по чьей-то небрежности. С 1971 по 1984 гг. на АЭС мира произошла 151 серьезная авария, при которой случился “значительный выброс радиоактивных материалов с опасным воздействием на людей”. С тех пор года не проходило, чтобы в той или иной стране мира не происходило серьезной аварии на АЭС, а иногда — и по несколько аварий.

В-третьих, реальной опасностью являются радиоактивные отходы атомных электростанций, которых за прошедшие десятилетия накопилось довольно много, и накопится еще больше, если атомная энергетика займет доминирующее положение в мировом энергобалансе. Сейчас отходы атомного производства в специальных контейнерах зарывают глубоко в землю или опускают на дно океана. Эти способы не являются безопасными: с течением времени защитные оболочки разрушаются, и радиоактивные элементы попадают в воду и почву, а потом — и в организм человека.

В-четвертых, атомное горючее может быть с одинаковой эффективностью использовано и в АЭС, и в атомной бомбе. Совет безопасности ООН пресекает попытки развивающихся тоталитарных государств ввозить атомное горючее якобы для развития атомной энергетики. Это закрывает атомной энергетике дорогу в будущее в качестве доминирующей части мирового энергобаланса.

Но атомная энергетика имеет и немаловажные достоинства. Американские специалисты подсчитали, что, если бы к началу 90-х годов в СССР все атомные электростанции заменили на угольные той же мощности, то загрязнение воздуха стало бы настолько велико, что это привело бы к 50-кратному увеличению преждевременных смертей в XXI в. в сравнении с самыми пессимистичными прогнозами последствий чернобыльской катастрофы.

Альтернативная энергетика. Теория и практика

Итак, отбросив в сторону тепловую энергетику, от которой необходимо полностью отказаться, и атомную энергетику, небольшую долю которой (особенно на первое время) все же придется оставить в мировом энергобалансе, обратимся теперь к альтернативной энергетике, основанной на использовании возобновимых или “чистых” источников энергии. К ним относятся уже существующие источники энергии, использующие энергию Солнца, ветра, приливов и отливов, морских волн, подземное тепло планеты. Рассмотрим теперь подробнее каждый из них и выясним, возможно ли и насколько эффективно их применение.

Ведущим экологически чистым источником энергии является Солнце. В настоящее время используется лишь ничтожная часть солнечной энергии из-за того, что существующие солнечные батареи имеют сравнительно низкий коэффициент полезного действия и очень дороги в производстве. Однако не следует сразу отказывать от практически неистощимого источника чистой энергии: по утверждениям специалистов, гелиоэнергетика могла бы одна покрыть все мыслимые потребности человечества в энергии на тысячи лет вперед. Возможно также повысить КПД гелиоустановок в несколько раз, а, разместив их на крышах домов и рядом с ними, мы обеспечим обогрев жилья, подогрев воды и работу бытовых электроприборов даже в умеренных широтах, не говоря уже о тропиках. Для нужд промышленности, требующей большие затраты энергии, можно использовать километровые пустыри и пустыни, сплошь уставленные мощными гелиоустановками. Но перед гелиоэнергетикой встает множество трудностей с сооружением, размещением и эксплуатацией гелиоэнергоустановок на тысячах квадратных километров земной поверхности. Поэтому, общий удельный вес гелиоэнергетики был и останется довольно скромным, по крайней мере, в обозримом будущем

По оценке Всемирной метеорологической организации, потенциал энергии ветра в мире составляет 170 трлн кВтч в год.

У энергии ветра есть несколько существенных недостатков, которые затрудняют ее использование. Прежде всего, она сильно рассеяна в пространстве, поэтому необходимо строить ветроэнергоустановки, способные постоянно работать с высоким КПД.

Ветер очень непредсказуем: часто меняет направление, вдруг затихает даже в самых ветреных районах земного шара, а иногда достигает такой силы, что ломает ветряки. Ветроэнергостанции небезвредны: они мешают полетам птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны вращающимися лопастями. Но у энергии ветра есть главное преимущество — экологическая чистота. К тому же, недостатки можно уменьшить, а то и вовсе свести на нет.

Разработаны ветроэнергоустановки, способные эффективно работать при самом слабом ветерке. Шаг лопасти винта автоматически регулируется таким образом, чтобы постоянно обеспечивалось максимально возможное использование энергии ветра, а при слишком большой скорости ветра лопасть также автоматически переводится во флюгерное положение, так что авария исключается.

Разработаны и действуют так называемые циклонные электростанции мощностью до ста тысяч киловатт, где теплый воздух, поднимаясь в специальной 15-метровой башне и смешиваясь с циркулирующим воздушным потоком, создает искусственный “циклон” , который вращает турбину. Такие установки намного эффективнее и солнечных батарей, и обычных ветряков.

Чтобы компенсировать изменчивость ветра, сооружают огромные “ветряные фермы”. Ветряки там стоят рядами на обширном пространстве и занимают много места. В Дании “ветряную ферму” разместили на прибрежном мелководье Северного моря, где и она никому не мешает, и ветер устойчивее, чем на суше.

Положительный пример использования энергии ветра показали Нидерланды и Швеция (последняя приняла решение на протяжении 90-х гг. построить и разместить в наиболее удобных местах 54 тыс. высокоэффективных энергоустановок).

В мире сейчас работает более 30 тыс. ВЭУ разной мощности. Германия получает от ветра 10% своего электричества, а всей Западной Европе ветер дает 2500 МВт электроэнергии.

Гидроэнергостанции — еще один из источников энергии, претендующих на экологическую чистоту. В начале XX века крупные и горные реки мира привлекли к себе внимание, а к концу столетия большинство из них было перегорожено каскадами плотин, дающими дешевую энергию.

Однако это привело к огромному ущербу для сельского хозяйства и природы: земли выше плотин подтоплялись, на территориях, расположенных ниже, падал уровень грунтовых вод, терялись огромные пространства земли, уходившие на дно гигантских водохранилищ, прерывалось естественное течение рек, загнивала вода в водохранилищах, уменьшались рыбные запасы. На горных реках все эти минусы сводились к минимуму, зато добавлялся еще один: в случае землетрясения, способного разрушить плотину, катастрофа могла привести к тысячам человеческих жертв. Поэтому современные крупные ГЭС не являются действительно экологически чистыми. Однако минусы ГЭС породили идею мини-ГЭС, которые могут располагаться на небольших реках или даже ручьях, а их электрогенераторы способны работать при небольших перепадах воды или будучи движимыми лишь силой течения. Эти же мини-ГЭС могут быть установлены и на крупных реках с относительно быстрым течением.

Детально разработаны центробежные и пропеллерные энергоблоки рукавных переносных гидроэлектростанций мощностью от 0,18 до 30 кВт. При поточном производстве унифицированного гидротурбинного оборудования мини-ГЭС способны конкурировать с максивариантами по себестоимости одного киловаттчаса. Также несомненным плюсом является возможность их установки даже в самых труднодоступных уголках той или иной страны: все оборудование можно перевезти на одной вьючной лошади, а установка или демонтаж занимает всего несколько часов.

Еще одной очень перспективной разработкой, не получившей пока широкого применения, является недавно созданная геликоидная турбина Горлова, названная по имени ее создателя. Ее особенность заключается в том, что она не нуждается в сильном напоре и эффективно работает, используя кинетическую энергию водяного потока — реки, океанского течения или морского прилива. Это изобретение изменило привычное представление о гидроэнергостанции, мощность которой ранее зависела только от силы напора воды, то есть от высоты плотины ГЭС.

Энергия приливов и отливов

Несоизмеримо более мощным источником водных потоков являются приливы и отливы. Проекты приливных гидроэлектростанций детально разработаны в инженерном отношении, экспериментально опробованы в нескольких странах, в том числе на Кольском полуострове в России. Продумана даже стратегия оптимальной эксплуатации ПЭС: накапливать воду в водохранилище за плотиной во время приливов и расходовать ее на производство электроэнергии, когда наступает “пик потребления” в единых энергосистемах, ослабляя тем самым нагрузку на другие электростанции.

Сегодня ПЭС неконкурентоспособны по сравнению с тепловой энергетикой.

Практически на сооружение ПЭС в наиболее благоприятных для этого точках морского побережья, где перепад уровней воды колеблется от 1-2 до 10-16 метров, потребуются десятилетия или даже столетия. Но проценты в мировой энергобаланс ПЭС должны начать давать уже на протяжении XXI века.

Первая приливная электростанция мощностью 240 МВт была пущена в 1966 г. во Франции в устье реки Ранс, впадающей в пролив ЛаМанш, где средняя амплитуда приливов составляет 8,4 м. Открывая станцию, президент Франции Шарль де Голль назвал ее выдающимся сооружением века. Несмотря на высокую стоимость строительства, которая почти в 2,5 раза превосходит расходы на возведение речной ГЭС такой же мощности, первый опыт экплуатации приливной ГЭС оказался экономически оправданным. ПЭС на реке Ранс входит в энергосистему Франции и эффективно используется.

Существуют проекты крупных ПЭС мощностью 320 МВт (Кольская) и 4000 МВт (Мезенская) на Белом море, где амплитуда приливов составляет 7-10 м.

Планируется использовать также огромный энергетический потенциал Охотского моря, где местами, например, в Пенжинской губе, высота приливов достигает 12,9 м, а в Гижигинской губе — 12-14 м. Благоприятные предпосылки для более широкого использования энергии морских приливов связаны с возможностью применения геликоидной турбины Горлова, которая позволяет сооружать ПЭС без плотин, сокращая расходы на строительство.

Уже сегодня инженерно разработаны и экспериментально опробованы высокоэкономичные волновые энергоустановки, способные эффективно работать даже при слабом волнении или вообще при полном штиле. На дно моря или озера устанавливается вертикальная труба, в подводной части которой сделано “окно”, попадая в которое, глубинная волна (а это почти постоянное явление) сжимает воздух в шахте, а тот крутит турбину генератора. При обратном движении воздух в турбине разрежается, приводя в движение вторую турбину. Таким образом, волновая электростанция работает беспрерывно почти при любой погоде, а ток по подводному кабелю передается на берег. Некоторые типы ВЭС могут служить отличными волнорезами, защищая побережье от волн и позволяя таким образом экономить на сооружении бетонных волнорезов.

В наше время требуется всё больше и больше электроэнергии. Существует несколько видов электростанций: тепловые (ТЭС), гидроэлектрические (ГЭС) и атомные (АЭС).

Тепловые электростанции
Тепловая энергия на ТЭС используется для нагрева воды и получения пара (на паротурбинных электростанциях) или для получения горячих газов (на газотурбинных).
Принцип работы несложен. Для получения тепла органическое топливо сжигают в камере сгорания в котлоагрегатах ТЭС с выделением большого количества тепла превращающее воду, циркулирующую в трубах в пар. В качестве топлива используется уголь, торф, природный газ, мазут, горючие сланцы.
На тепловых паротурбинных электростанциях (ТПЭС) получаемый в парогенераторе (котлоагрегате) пар приводит во вращение ротор паровой турбины , соединённый с валом электрического генератора. После прохождения через турбину пар конденсируется и снова трансформируется в воду, попадающую в паровой котел.
Паровые турбины ТЭС соединяют с электрогенераторами обычно непосредственно, без промежуточных передач, образуя турбоагрегат. Кроме того, как правило, турбоагрегат объединяют с парогенератором в единый энергоблок, из них затем компонуют мощные ТПЭС.

Гидроэлектрическая станция.
Принцип работы ГЭС достаточно прост. Гидротехнические сооружения ГЭС обеспечивают необходимый поток воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в генератор, вырабатывающий электроэнергию. Необходимый напор воды образуется плотиной (в случае с плотинным типом ГЭС) или деривацией - естественным стоком воды (деривационные ГЭС). В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.

Непосредственно в самом здании ГЭС располагается все энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет свое определенное деление. В машинном зале расположены гидрогенераторы, непосредственно преобразующие энергию воды в электрическую энергию. Также имеется электротехническое оборудование, которое включает в себя устройства управления и контроля над работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:

мощные - вырабатывают от 30 МВт и выше;
малые ГЭС - от 1 МВт до 30 МВт;
мини ГЭС - от 100 кВт до 1 МВт;
микро ГЭС - от 5 кВт до 100 кВт;
пико ГЭС - до 5 кВт.

Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД (коэффициента полезного действия) используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным причинам расход воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду других причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

В зависимости от расхода и напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных - ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных - поворотнолопастные турбины в железобетонных или стальных камерах. Принцип работы всех видов турбин одинаков - вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на генератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами - стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.

В состав ГЭС, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации и многое другое.

Ценность ГЭС состоит в том, что для производства электрической энергии, они используют возобновляемые природные ресурсы. Ввиду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций.

Каждая электростанция вносит огромный вред. Самой безопасной из них является атомная электростанция, если прибегнуть к некоторым способам решения её проблем.

Атомные электростанции
Атомная электростанция работает в определенных условиях и в строго заданных режимах. Кроме ядерного реактора (одного или нескольких), в структуру АЭС входят и прочие системы, специальные сооружения и высококвалифицированный персонал. В чем же заключается принцип работы АЭС? Кратко его можно описать следующим образом. Главный элемент любой АЭС - это ядерный реактор, в котором происходят все основные процессы. О том, что происходит в реакторе, мы писали в предыдущем разделе. Ядерное топливо (как правило, чаще всего это уран) в виде небольших черных таблеток подается в этот огромный котел.

Энергия, выделяемая во время реакций, происходящих в атомном реакторе, преобразуется в тепло и передается теплоносителю (как правило, это вода). Стоит отметить, что теплоноситель при этом процессе получает и некоторую дозу радиации. Далее тепло из теплоносителя передается обычной воде (посредством специальных устройств - теплообменников), которая в результате этого закипает. Водяной пар, который при этом образуется, вращает турбину. К последней подсоединен генератор, который и генерирует электрическую энергию. Таким образом, по принципу действия АЭС - это та же тепловая электростанция. Разница лишь в том, каким способом образуется пар.

Способы решения проблем ядерной энергии

Мировая атомная энергетика пережила три бедствия, настолько жуткие, что имена станций "Три-Майл-Айленд", "Чернобыль" и "Фукусима" стали синонимами промышленной катастрофы. Но эти аварии привели к изменениям в обучении обслуживающего персонала АЭС, пересмотру техники безопасности. Если раньше персонал учили первым делом искать причину возникновения аварийной ситуации, то теперь основное внимание уделяют быстрому реагированию на возникшую опасность. В результате таких изменений в обучении сотрудников в США после 1979 года не было ни одной аварии на АЭС.

После аварии в Чернобыле была создана Всемирная ассоциация операторов атомных электростанций, которая проинспектировала все 432 существующих на данный момент реактора. 2 Авария на "Фукусима-1" привела к отказу Японии и Германии от использования атомной энергетики в дальнейшем, а правительство Южной Кореи поручило создать надзорный орган с большими полномочиями с целью не допустить повторения событий в Японии. Конечно, было бы лучше не допускать подобных катастроф вовсе, но утешением может служить то, что с 1986 до 2010 года в мире не происходило аварий на АЭС.

Проблема с переработкой радиоактивных отходов также является решаемой. Для решения этой проблемы необходимы нужные технологии и верные политические решения. Загрязнение почвы и воды отходами от АЭС можно предотвратить, если захоронить их в правильном месте. Захоронение в стабильных гранитных слоях предотвращает проблему на десятки тысячелетий, а в сухотарных бочках на 1 век.

При захоронении отходов политика играет важную роль. Политические решения влияют на выбор места для захоронения отходов. Если при решении вопроса о захоронении не учитывать геологические условия, то деньги на строительство хранилища будут потрачены впустую. Но если при выборе места захоронения учитывать мнение организаций, борющихся за сохранение окружающей среды, то процесс выбора захоронения будет максимально прозрачным, а хранилище будет расположено в подходящих геологических условиях.

Уменьшение возникновения террористической угрозы можно добиться при соблюдении странами мировых договоренностей. Для примера можно вспомнить договоренность между США и ОАЭ, запрещающая строительство установок для обогащения урана взамен получения доступа к источнику ядерного топлива.

Многие организации, охраняющие окружающую среду, считают единственным способом решения проблем атомной энергетики полным от нее отказом, но на данный момент мировое сообщество не может отказаться от использования мирного атома. Пока что не существует источника энергии, который мог бы заменить атом и при этом производить столько же энергии, не загрязняя окружающую среду. Возобновляемые источники энергии вроде ветра и солнечной энергии требуют высокотехнологичных систем хранения энергии, которых на данный момент просто не существует. Электростанции, использующие солнечную и ветряную энергию, требуют особых климатических условий, и поэтому использование такой энергии сильно ограниченно.

Из всего вышесказанного стоит сделать вывод, что атомная энергетика обладает как преимуществами, так недостатками. Стоит помнить, что не существует идеального источника энергии, и в наших интересах продолжать развитие энергетики. Если придерживаться вышеизложенных способов, то можно добиться нужного результата.

1.Основные проблемы общества, связанные с энергетикой.

Можно говорить о трех энергетических проблемах, в наибольшей мере влияющих на все стороны жизни человека и затрагивающих сами основы устойчивого развития цивилизации: 1.дефицит энергоресурсов и электроэнергии; 2.угроза благополучию окружающей среды вследствие техногенного воздействия объектов энергетики; 3.геополитические и социальные угрозы.

Первая проблема, связанная с исчерпаемостью (невозобновляемостью) основных на сегодня энергетических ресурсов (из них сегодня вырабатывается более 80% электроэнергии), усугубляется крайней неравномерностью их распределения по планете. Существуют 2 способа повышения энергообеспеченности: поиск и освоение собственных энергоресурсов (невозобновляемых и возобновляемых); энергосбережение и повышение энергоэффективности.

Вторая проблема – экологическая – нарастает по мере роста масштабов энергетики. А эти масштабы и используемые энергетикой технологии на сегодня таковы, что более 50% техногенных выбросов в атмосферу парниковых газов приходятся на объекты энергетики. Энергетика интенсивно загрязняет также литосферу и гидросферу.

Третья проблема, неравномерность распределения энергоресурсов на Земле, которая воспринимается как несправедливость не только частью обывателей энергодефицитных стран, но и некоторыми политическими и государственными деятелями, создает основу третьей проблемы. Её следствиями являются попытки насильственного передела энергетических ресурсов (экономическими, политическими и даже военными средствами);

2. Способы решения проблем

Концепции развития энергетики Большинство экспертов приходят к выводу, что решение проблемы удовлетворения растущих потребностей человечества в энергии лежит на пути реализации концепций энергосбережения и энергозамещения. Концепция энергосбережения заключается в повышении эффективности обращения с энергоресурсами на всех этапах их жизненного цикла: от добычи ресурсов до производства из них электрической энергии и потребления. Концепция энергозамещения означает постепенный переход от традиционного топлива (газа, угля, нефти, урана) к нетрадиционным возобновляемым источникам энергии (НВИЭ), а также освоение новых технологий получения электрической и тепловой энергии. Обе концепции должны реализовываться одновременно с постепенным усилением акцента на энергозамещение, поскольку у энергоэффективности есть пределы роста в виде физических законов.

Отправной точкой для проведения активной целенаправленной политики в области энергосбережения можно считать нефтяной кризис 1973–1974 гг. Выход был найден, прежде всего, в экономии энергоресурсов за счёт: а) разработки и реализации программ энергосбережения во всех сферах экономики и в социальной сфере; б) в стимулировании расширения масштабов использования НВИЭ; в) в структурной перестройке экономики. Переориентация высокоразвитых стран на энергоэффективный путь развития в нашей стране осталась незамеченной или не принятой во внимание. Развитие экономики продолжало планироваться без серьёзного учёта энергоёмкости ВВП. На сегодня она в нашей стране выше в 3,5…4 раза по сравнению с передовыми странами, а объём избыточно потребляемых энергоресурсов, который фактически является потенциалом энергосбережения, достигает 44-45 % от общего энергопотребления. Основными факторами, обусловливающими большую энергоёмкость российской экономики, являются следующие:

1. Суровые климатические условия на территории России (только 2 % населения Земли, кроме россиян, живут в подобных климатических условиях) – 20,6 %.

2. Большие расстояния (первое место в мире по размерам территории) и большие энергозатраты на их преодоление – 18,3 %.

3. Устаревшие технологии и изношенное оборудование – 24,4 %.

4. Низкие, по сравнению с большинством зарубежных стран, цены на энергоресурсы, не стимулирующие энергосбережение, – 14,6 %.

5. Энерго и ресурсорасточительный менталитет российских граждан – 10,4 %.

6. Несовершенная нормативноправовая база энергосбережения, несовершенство учёта ТЭР и слабый энергетический надзор – 11,7 %.

Замещение традиционных первичных энергоресурсов

Нетрадиционные возобновляемые источники энергии.

Нетрадиционные возобновляемые источники энергии НВИЭ – это энергоресурсы постоянно существующих природных процессов на планете, а также энергоресурсы продуктов жизнедеятельности биоценозов растительного и животного происхождения. К НВИЭ относят: биомассу, солнце, ветер, земные недра, водотоки (малые реки, каналы), воды морей и океанов, содержащих потенциальную энергию градиентов температуры, кинетическую энергию приливов и отливов, волн и течений, а также химическую энергию градиентов солёности. В последние годы сюда же относят горючие бытовые и производственные отходы. Характерной особенностью ВИЭ является их неистощимость, либо способность восстанавливать свой потенциал за короткое время – в пределах срока жизни одного поколения людей. По оценкам экспертов, мировой потенциал НВИЭ составляет 20 млрд т., что в 2 раза больше нынешней добычи. Рост масштабов использования НВИЭ сдерживается рядом характерных для них недостатков, обусловленных их природой, которые сужают границы экономической эффективности использования НВИЭ:

1) низкой удельной мощностью потока энергоносителя, которая обусловливает большие габариты и массу энергоустановок и, соответственно, большие удельные капитальные затраты на их сооружение (примерно от 2 до 15 тыс. долл./кВт);

2) низким КПД – доли первичной энергии, преобразуемой в электричество или техническое тепло

3) большой суточной, сезонной и стохастической нестабильностью мощности большинства НВИЭ, что требует совместной эксплуатации энергоустановок на различных НВИЭ, работы в паре с агрегатами на традиционном топливе или аккумулирования энергии, что существенно усложняет и удорожает сооружение и эсплуатацию таких энергетических комплексов.

Альтернативные способы производства энергии

В решении проблем энергетики большие надежды человечество возлагает на развитие альтернативной энергетики, которая основывается на известных, но не освоенных в промышленных масштабах эффектах. Речь идет, прежде всего, о расширении масштабов использования атомных реакторов на быстрых нейтронах, об управляемом термоядерном синтезе и о прямом преобразовании энергии водорода и кислорода в электрическую с помощью электрохимических генераторов (топливных элементов).

Россия является лидером в разработке нового поколения БР. Эксплуатация в СССР и России в течение четверти века промышленных реакторов: БН-350 в г.Шевченко (Актау, Казахстан), БН-600 в г.Заречном (Свердловская обл.), доказала реализуемость идеи регенерации отработанного урана, плутония, продуктов деления в целях создания нового топлива. Начато строительство реактора БН-800 (площадка Белоярской АЭС), который рассматривается МАГАТЭ как перспективная модель атомной энергетики XXI в., способной обеспечить в недалеком будущем лидирующие позиции России на этом рынке. Начато проектирование реактора БН-1600. Ожидается, что к 2025–2030 гг. именно этот реактор станет основой для российской программы развития атомной энергетики.

Реакторы с магнитным удержанием плазмы. Начиная с 50-х гг. ХХ в. ведущие державы тратят большие усилия и средства на овладение реакцией управляемого синтеза легких элементов (УТС) – практически неисчерпаемым источником энергии. На единицу веса термоядерное топливо дает в 10 млн раз больше энергии, чем органическое топливо и в 100 раз больше, чем уран. Многолетние исследования УТС показали, что создание промышленного реактора (термоядерной электростанции) – дело отдаленного будущего.

Даже при успешном решении научно-технических проблем на пути широкого использования будущих ИТС электростанций встанут экономические проблемы. Но, тем не менее, это направление в освоении УТС продолжает развиваться в Великобритании, Франции, США, Японии, России.

Перспективным направлением в решении экологических проблем энергообеспечения в последние годы признана водородная энергетика, базирующаяся на водороде как топливе. Важнейшим преимуществом водорода является экологическая чистота получения из него электрической энергии с помощью топливного элемента. Последний представляет собой электрохимический генератор, осуществляющий прямое преобразование химической энергии в электрическую. При этом единственным побочным продуктом реакции является вода. Стационарная энергетика стала проявлять интерес к водородной энергетике и к топливным элементам, как к ее технологической основе, в связи с быстрым ростом мощности топливного элемента. В большой энергетике водород, вероятно, сможет занять лидирующее положение только к концу нынешнего столетия.

В настоящее время большую часть производимого в промышленных масштабах водорода получают в процессе паровой конверсии метана. Этот способ на сегодня наиболее хорошо освоен и широко распространен, хотя и имеет ряд недостатков: более перспективным, но пока и более дорогим способом производства водорода является электролитическое разложение воды – электролиз с помощью электроэнергии, получаемой либо из традиционного топлива, либо из НВИЭ. Третий способ получения водорода – термолиз воды, т. е. разложение воды на водород и кислород при температуре выше 2500 °С.

В нашей стране в последние годы работы в области водородной энергетики и топливных элементов выполняются, в основном, в кооперации с зарубежными партнерами. Это внушает оптимизм относительно масштабного внедрения топливного элемента в электроэнергетику. Наиболее вероятно, что произойдет это не ранее середины этого столетия.

1. На сегодня основной проблемой в мировой энергетике является не недостаток энергоресурсов, а недостаток инвестиций. В ХХI в. человечеству не грозит глобальная нехватка энергетических ресурсов при условии успешной реализации стратегий энергосбережения и энергозамещения, а также создания цивилизованного мирового рынка энергоресурсов и энергии.

2. Наиболее вероятным представляется сценарий развития энергетики на основе использования всех или, по крайней мере, большинства уже известных на сегодня энергоресурсов и наиболее прогрессивных технологий их преобразования в электрическую и тепловую энергию. На ближайшие десятилетия не просматриваются ни новые источники энергии, ни принципиально новые способы получения электричества и теплоты.

3. Более реальная угроза устойчивому развитию цивилизации исходит от нарастающего губительного техногенного воздействия на природную среду, в первую очередь, топливно-энергетического комплекса. В энергетике уменьшение ущерба природе должно осуществляться как за счёт энергосбережения, так и за счёт повышения экологической чистоты энергетических технологий