Il problema energetico dell'umanità e i modi per risolverlo

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Il problema energetico dell'umanità ogni anno diventa sempre più diffuso. Ciò è dovuto alla crescita della popolazione mondiale e allo sviluppo intensivo della tecnologia, che porta a un livello di consumo energetico in costante crescita. Nonostante l'uso di energia nucleare, alternativa e idroelettrica, le persone continuano a estrarre la parte del leone del carburante dalle viscere della Terra. Petrolio, gas naturale e carbone sono risorse energetiche naturali non rinnovabili e ormai le loro riserve sono state ridotte a un livello critico.

Inizio della fine

La globalizzazione del problema energetico dell'umanità iniziò negli anni '70 del secolo scorso, quando finì l'era del petrolio a buon mercato. La scarsità e un forte aumento del prezzo di questo tipo di carburante hanno provocato una grave crisi nell'economia globale. E nonostante il suo costo sia diminuito nel tempo, i volumi sono in costante calo, quindi il problema dell'energia e delle materie primel'umanità sta diventando più acuta.

Ad esempio, solo nel periodo dagli anni '60 agli anni '80 del XX secolo, il volume mondiale della produzione di carbone era del 40%, petrolio - 75%, gas naturale - 80% del volume totale di queste risorse in uso dall'inizio del secolo.

Nonostante il fatto che la carenza di carburante sia iniziata negli anni '70 e si sia scoperto che il problema energetico è un problema globale per l'umanità, le previsioni non prevedevano un aumento del suo consumo. Si prevedeva che entro il 2000 il volume di estrazione di minerali sarebbe aumentato di 3 volte. Successivamente, ovviamente, questi piani sono stati ridotti, ma a causa dello sfruttamento estremamente dispendioso delle risorse durato per decenni, oggi sono praticamente scomparsi.

I principali aspetti geografici del problema energetico dell'umanità

Uno dei motivi della crescente carenza di carburante è l'aggravarsi delle condizioni per la sua estrazione e, di conseguenza, l'aumento del costo di questo processo. Se qualche decennio fa affioravano risorse naturali, oggi dobbiamo aumentare costantemente la profondità di miniere, pozzi di gas e petrolio. Le condizioni minerarie e geologiche della presenza di risorse energetiche nelle vecchie regioni industriali del Nord America, dell'Europa occidentale, della Russia e dell'Ucraina si sono notevolmente deteriorate.

Dati gli aspetti geografici dei problemi energetici e delle materie prime dell'umanità, va detto che la loro soluzione sta nell'espansione delle frontiere delle risorse. Necessità di imparare di nuovoaree con condizioni minerarie e geologiche più leggere. Pertanto, il costo di produzione del carburante può essere ridotto. Tuttavia, va tenuto conto del fatto che l'intensità di capitale complessiva per l'estrazione di risorse energetiche in nuovi luoghi è generalmente molto più elevata.

Aspetti economici e geopolitici dei problemi energetici e delle materie prime dell'umanità

L'esaurimento delle riserve di combustibili naturali ha portato a una forte concorrenza nella sfera economica, politica e geopolitica. Le gigantesche società del carburante sono impegnate nella divisione delle risorse di carburante ed energia e nella ridistribuzione delle sfere di influenza in questo settore, il che porta a fluttuazioni costanti dei prezzi nel mercato mondiale di gas, carbone e petrolio. L'instabilità della situazione aggrava seriamente il problema energetico dell'umanità.

Sicurezza energetica globale

Questo concetto è entrato in uso all'inizio del 21° secolo. I principi della strategia di tale sicurezza prevedono un approvvigionamento energetico affidabile, a lungo termine ed ecologicamente accettabile, i cui prezzi saranno giustificati e adatti ai paesi sia esportatori che importatori di carburante.

L'attuazione di questa strategia è possibile solo se vengono eliminate le cause del problema energetico dell'umanità e se le misure pratiche mirano a fornire ulteriormente all'economia mondiale sia i combustibili tradizionali che l'energia da fonti alternative. Inoltre, si dovrebbe prestare particolare attenzione allo sviluppo delle energie alternative.

Politica di risparmio energetico

Durante il periodo del carburante a basso costo, molti paesi del mondo hanno sviluppato un'economia ad alta intensità di risorse. Innanzitutto, questo fenomeno è stato osservato negli stati ricchi di risorse minerarie. La lista è stata superata da Unione Sovietica, Stati Uniti, Canada, Cina e Australia. Allo stesso tempo, il volume del consumo di carburante equivalente in URSS era parecchie volte maggiore che in America.

Questo stato di cose ha richiesto l'introduzione urgente di politiche di risparmio energetico nei settori dell'economia domestica, industriale, dei trasporti e di altro tipo. Tenendo conto di tutti gli aspetti dei problemi energetici e delle materie prime dell'umanità, le tecnologie volte a ridurre l'intensità energetica specifica del PIL di questi paesi hanno iniziato a essere sviluppate e implementate e l'intera struttura economica dell'economia mondiale è stata ricostruita.

Successi e fallimenti

I successi più notevoli nel campo del risparmio energetico sono stati raggiunti dai paesi economicamente sviluppati dell'Occidente. Nei primi 15 anni sono riusciti a ridurre di 1/3 l'intensità energetica del loro PIL, il che ha portato a una riduzione della loro quota nel consumo energetico mondiale dal 60 al 48 per cento. Ad oggi, questa tendenza continua, con la crescita del PIL in Occidente che supera il crescente consumo di carburante.

La situazione è molto peggiore nell'Europa centrale e orientale, in Cina e nei paesi della CSI. L'intensità energetica della loro economia sta diminuendo molto lentamente. Ma i leader dell'anti-rating economico sono i paesi in via di sviluppo. Ad esempio, nella maggior parte dei paesi africani e asiaticile perdite di carburante associato (gas naturale e petrolio) vanno dall'80 al 100 percento.

Re altà e prospettive

Il problema energetico dell'umanità ei modi per risolverlo oggi preoccupano il mondo intero. Per migliorare la situazione esistente, vengono introdotte diverse innovazioni tecniche e tecnologiche. Al fine di risparmiare energia, le attrezzature industriali e municipali vengono migliorate, vengono prodotte automobili più efficienti nei consumi, ecc.

Tra le principali misure macroeconomiche vi è un graduale cambiamento nella struttura stessa dei consumi di gas, carbone e petrolio con la prospettiva di aumentare la quota di risorse energetiche non tradizionali e rinnovabili.

Per risolvere con successo il problema energetico dell'umanità, è necessario prestare particolare attenzione allo sviluppo e all'implementazione di tecnologie fondamentalmente nuove disponibili nella fase attuale della rivoluzione scientifica e tecnologica.

Industria nucleare

Uno dei settori più promettenti nel campo dell'approvvigionamento energetico è l'energia nucleare. In alcuni paesi sviluppati sono già stati messi in funzione reattori nucleari di nuova generazione. Gli scienziati nucleari stanno ancora una volta discutendo attivamente il tema dei reattori alimentati da neuroni veloci, che, come una volta si pensava, diventeranno una nuova e molto più efficiente ondata di energia nucleare. Tuttavia, il loro sviluppo è stato interrotto, ma ora questo problema è diventato di nuovo rilevante.

Utilizzo di generatori MHD

Consente la conversione diretta dell'energia termica in elettricità senza caldaie a vapore e turbineeseguire generatori magnetoidrodinamici. Lo sviluppo di questa promettente direzione iniziò nei primi anni '70 del secolo scorso. Nel 1971 fu lanciato a Mosca il primo MHD pilota-industriale con una capacità di 25.000 kW.

I principali vantaggi dei generatori magnetoidrodinamici sono:

• alta efficienza;
• ambientale (nessuna emissione nociva nell'atmosfera);
• inizio istantaneo.

Turbogeneratore criogenico

Il principio di funzionamento di un generatore criogenico è che il rotore è raffreddato da elio liquido, che provoca l'effetto della superconduttività. I vantaggi indiscutibili di questa unità includono alta efficienza, peso ridotto e dimensioni.

Un prototipo pilota di un turbogeneratore criogenico è stato creato in epoca sovietica e ora sono in corso sviluppi simili in Giappone, negli Stati Uniti e in altri paesi sviluppati.

Idrogeno

L'uso dell'idrogeno come combustibile ha grandi prospettive. Secondo molti esperti, questa tecnologia aiuterà a risolvere i più importanti problemi globali dell'umanità: il problema dell'energia e delle materie prime. Innanzitutto, l'idrogeno diventerà un' alternativa alle risorse energetiche naturali nell'ingegneria meccanica. La prima vettura a idrogeno è stata creata dalla società giapponese Mazda nei primi anni '90, per la quale è stato sviluppato un nuovo motore. L'esperimento si è rivelato un discreto successo, il che conferma la promessa di questa direzione.

Generatori elettrochimici

Queste sono celle a combustibile che funzionano anche a idrogeno. Il carburante è passatomembrane polimeriche con una sostanza speciale: un catalizzatore. Come risultato di una reazione chimica con l'ossigeno, l'idrogeno stesso viene convertito in acqua, rilasciando energia chimica durante la combustione, che si trasforma in energia elettrica.

I motori a celle a combustibile sono caratterizzati dalla massima efficienza (oltre il 70%), che è il doppio di quella delle centrali elettriche convenzionali. Inoltre, sono facili da usare, silenziosi durante il funzionamento e poco impegnativi da riparare.

Fino a poco tempo, le celle a combustibile avevano una portata ristretta, ad esempio nella ricerca spaziale. Ma ora il lavoro sull'introduzione di generatori elettrochimici viene svolto attivamente nella maggior parte dei paesi economicamente sviluppati, tra i quali il Giappone occupa il primo posto. La potenza totale di queste unità nel mondo è misurata in milioni di kW. New York e Tokyo, ad esempio, dispongono già di centrali elettriche che utilizzano tali celle e la casa automobilistica tedesca Daimler-Benz è stata la prima a creare un prototipo funzionante di un'auto con un motore che funziona secondo questo principio.

Fusione termonucleare controllata

Per diversi decenni, la ricerca è stata condotta nel campo dell'energia termonucleare. L'energia atomica si basa sulla reazione della fissione nucleare e l'energia termonucleare si basa sul processo inverso: i nuclei degli isotopi dell'idrogeno (deuterio, trizio) si fondono. Nel processo di combustione nucleare di 1 kg di deuterio, la quantità di energia rilasciata è 10 milioni di volte maggiore di quella ottenuta dal carbone. Il risultato è davvero impressionante! Ecco perché l'energia termonucleare è considerata una delle aree più promettenti per risolvere i problemi del mondodeficit energetico.

Previsioni

Oggi ci sono vari scenari per l'evoluzione futura della situazione nel settore energetico globale. Secondo alcuni di loro, entro il 2060 il consumo globale di energia in equivalente di petrolio aumenterà a 20 miliardi di tonnellate. Allo stesso tempo, in termini di consumi, i paesi in via di sviluppo supereranno quelli sviluppati.

Entro la metà del 21° secolo, la quantità di fonti di energia fossile dovrebbe diminuire in modo significativo, ma la quota di fonti di energia rinnovabile, in particolare eolica, solare, geotermica e delle maree, aumenterà.