Энергетическая проблема

Жизнедеятельность любого живого организма невозможна без энергообмена с окружающей средой. Энергетический баланс организма поддерживается путем потребления пищи, обладающей определенной энергетической ценностью, и теплообмена с окружающей средой. Современный человек тратит энергии почти в 24 раза больше, чем необходимо для его жизнеобеспечения.

Первый в истории цивилизации энергетический кризис произошел во II тысячелетии до нашей эры, когда источниками энергии были мускульная сила людей и животных. Выход был найден в использовании рабов для этих целей.

С переходом к феодальному обществу кончилась эпоха «живой» энергетики. Основными источниками энергии становятся ветер и текущая вода. Но развивающееся производство требовало все больше и больше энергии. Наступил второй энергетический кризис. Изобретение паровой машины позволило решить назревшие энергетические проблемы.

Открытия в области электричества положили начало новой эпохе. В первой половине XX века электрификация стала основным фактором повышения производительности труда и повышения жизненного уровня людей. Также в это время были разработаны двигатели внутреннего сгорания (ДВС), значительно превосходившие по своим показателям паровые двигатели.

До сих пор во многих странах количество потребленной энергии измеряют с помощью внесистемной единицы кВт*ч (1 кВт*ч=3,6 МДж), поэтому эта единица также использована при анализе энергетических проблем.

В соответствии с классическими законами физики:энергия – универсальная количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. С различными формами движения материи связывают различные формы: механическую, тепловую, электрическую, электромагнитную, ядерную и т.д. Мощность – это энергия, потребленная (произведенная) в единицу времени.

Для получения энергии необходимы соответствующие носители и ресурсы. Энергетические ресурсы – это материальные объекты, в которых сосредоточена энергия, пригодная для практического использования человеком. Различают невозобновляемые и возобновляемые энергоресурсы.

Невозобновляемые – это такие энергоресурсы, которые были ранее накоплены в недрах Земли и в новых геологических условиях практически не образуются (уголь, нефть, природный гази др.).

К возобновляемым энергоресурсам относятся те, восстановление которых постоянно осуществляется в природе (энергия ветра и текущей воды, энергия приливов и отливов и морских волн, древесина и т.д.).

Следует отметить, что в основном все виды энергоресурсов – это результат естественных преобразований и накоплений солнечной энергии.

Кроме того, различают первичные и вторичные энергоресурсы. Первичные энергоресурсы - это носители первичной энергии, содержащейся в первичных природных источниках. К первичным источникам относят уголь, нефть, природный газ, природный уран, движущиеся массы воды и воздуха и т.д.

Вторичные энергоресурсы – этоэнергоресурсы, образующиеся как попутные при осуществлении технологических процессов и могущие быть повторно использованными для получения энергии. К ним относятся использованные горючие органические вещества, городские и промышленные отходы, горючие отработанные теплоносители, отходы сельскохозяйственного производства и др.

Энергоносители и энергопотребители.

В мире для оценки энергопотребления, как правило, используют «тонны нефтяного эквивалента» (ТНЭ). При сгорании одной ТНЭ выделяется 42 * 10⁹ Дж = 42 ГДж.

Среднегодовая мощность, потребляемая одним жителем планеты, примерно равна 3,2 кВт.

Таким образом, приведенные выше оценки говорят, что человечество производит и потребляет колоссальное количество энергии, которое, в конечном счете, направлено на разрушение природных экосистем и истощение природных ресурсов.

Основным энергоносителем в настоящее время является ископаемое топливо: уголь, нефть и газ. Как уже отмечалось, поскольку основой этих энергоносителей является углерод, то при сгорании образуется углекислый газ, являющийся «парниковым газом». При сжигании необходим кислород. Ископаемое топливо содержит ряд примесей, в частности, серу. Сжигание такого топлива приводит образованию оксидов серы SO₂ иSO₃. Оксиды азота и серы, выброшенные в атмосферу, являются источником образования кислотных дождей.