— 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 продолжительности и улучшения условий его жизни. , История цивилизации — история изобретения все новых и новых методов преобразования энергии, освоения ее новых источников и в конечном итоге увеличения энергопотребления. , 1. История использования человеком энергии , 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. 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. 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. , 2. Кризис топливных ресурсов , Человек всегда будет стремиться обладать как можно большим количеством энергии, обеспечивающим движение вперед. Не всегда наука и техника дадут ему возможность получать энергию во всевозрастающих объемах.
Проблемы развития атомной энергетики
... заменила атомная энергетика. История овладения атомной энергией - от первых опытных экспериментов - насчитывает около 60 лет, когда в 1939г. была открыта реакция деления урана. Овладение ядерной энергией – ... нейтронами, ядерная энергетика по соотношению ресурсов не так уж много может добавить к обычной энергетике - всего лишь около 10%. Глобального решения надвигающейся проблемы энергетического ...
Но, как показывает историческое развитие, обязательно будут появляться новые открытия и изобретения, которые помогут человечеству сделать очередной качественный скачок и пойти к новым достижениям ещё более быстрыми шагами. , Тем не менее, пока проблема истощения энергетических ресурсов остается. Ресурсы, которыми обладает Земля, делятся на возобновляемые и невозобновляемые . К первым относятся солнечная энергия, тепло Земли, приливы океанов, леса. Они не прекратят существования, пока будут Солнце и Земля. Невозобновляемые ресурсы не восполняются природой или восполняются очень медленно, гораздо медленнее, чем их расходуют люди. Большую тревогу вызывает намечающееся истощение нефти и газа, которых (по имеющимся оценкам) может хватить всего на 40-60 лет. , 3. Экологический кризис энергетики , Основные формы влияния энергетики на окружающую среду состоят в следующем :
1. Основной объем энергии человечество пока получает за счет использования невозобновимых ресурсов.
2. Загрязнение атмосферы: тепловой эффект, выделение в атмосферу газов и пыли.
3. 3. Загрязнение гидросферы: тепловое загрязнение водоемов, выбросы загрязняющих веществ.
4. Загрязнение литосферы при транспортировке энергоносителей и захоронении отходов, при производстве энергии.
5. Загрязнение радиоактивными и токсичными отходами окружающей среды.
6. Изменение гидрологического режима рек гидроэлектростанциями и как следствие загрязнение на территории водотока.
7. Создание электромагнитных полей вокруг линий электропередач. , Согласовать постоянный рост энергопотребления с ростом отрицательных последствий энергетики, учитывая, что в ближайшее время человечество ощутит ограниченность ископаемого топлива, можно, по-видимому, двумя способами , 1. Экономия энергии. Степень влияния прогресса на экономию энергии можно продемонстрировать на примере паровых машин. Как известно, КПД паровых машин 100 лет назад составлял 3-5%, а сейчас достигает 40%. Развитие мировой экономики после энергетического кризиса 70 годов также показало, что на этом пути у человечества есть значительные резервы.
Применение ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий обеспечило значительное сокращение потребления топлива и материалов в развитых странах. , 2. Развитие экологически более чистых видов производства энергии. Решить проблему, вероятно, способно развитие альтернативных видов энергетики, особенно базирующихся на использовании возобновляемых источников. Однако пути реализации данного направления пока не очевидны. Пока возобновимые источники дают не более 20 % общемирового потребления энергии. Основной вклад в эти 20% дают использование биомассы и гидроэнергетика. , 4. Споcобы добычи энергии , Основные способы получения энергии : , ? Тепловые электростанции , ? Гидроэлектростанции , ? Атомные электростанции , Нетрадиционные (альтернативные) источники энергии : , ? Ветровая энергия , ? Геотермальная энергия , ? Тепловая энергия океана , ? Энергия приливов и отливов , ? Энергия морских течений , ? Энергия Солнца , ? Водородная энергетика , 5. Химические способы добычи энергии , Наиболее применяемыми источниками химической энергии являются: нефтяные месторождения (нефть и ее производные), газоконденсатные месторождения (природный газ), угольные бассейны (каменный уголь), болота (торф), леса (древесина), а также поля (зеленые растения), луга (солома), моря (водоросли), и т.п. , Химические источники энергии являются «традиционными», однако их использование оказывает влияние на климат планеты. При нормальном функционировании экосистемы, солнечная световая энергия преобразуется в форму химической, и хранится в ней на протяжении продолжительного времени. Использование этих природных запасов, да и вообще нарушение энергетического баланса планеты приводит к непредсказуемым последствиям. энергетический кризис ресурс химический , Человек не использует химическую энергию непосредственно (разве что к такому использованию можно отнести некоторые химические реакции).
Выпускной квалификационной работы «Разработка проекта узла коммерческого ...
... температуры и давления, а также общие технические требования к узлам коммерческого учета тепловой энергии и теплоносителя [13]. Правила действуют на территории Российской Федерации и обязательны для исполнения органами государственного ...
, Обычно химическая энергия, выделившаяся в результате разрыва высокоэнергетических и образования низкоэнергетических химических связей, выделяется в окружающую среду в виде тепловой энергии. Химическую энергию можно назвать наиболее распространенной и широко используемой с древности и до наших дней. Любой процесс, связанный с горением, имеет в своей основе энергию химического взаимодействия органического (реже минерального) вещества и кислорода. , Современное промышленное высокотехнологичное «горение» осуществляется в двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах , в плазменных генераторах и топливных элементах . Однако такие устройства, как турбины и двигатели внутреннего сгорания между сырьем (химической энергией) и конечным продуктом (электрической энергией) имеют нехорошего посредника — тепловую энергию. К великому сожалению ученых и инженеров, к.п.д. тепловых машин довольно мал — не более 40%. Ограничения на дальнейший рост кпд наложены не материалами, а самой природой. 40% — это предельный кпд тепловой машины и дальше его увеличить невозможно. , Химические способы добычи энергии : , I.
Горение углеводородов (сжигание нефти, каменного угля и природный газ и т.п.) , II. Гальванические элементы , A. Батарейки , B. Аккумуляторы
1. Свинцово-кислотный аккумулятор
2. Литий-ионный аккумулятор
3. Литий-полимерный аккумулятор
III. Биохимическая энергия
IV. Топливный элемент — электрохимическое устройство, подобное гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне — в отличие от ограниченного количества энергии, запасенного в гальваническом элементе или аккумуляторе.
Гальванические элементы — химический источник электрического тока, основанный на взаимодействии двух металлов и/или их оксидов в электролите, приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока. Назван в честь Луиджи Гальвани. Переход химической энергии в электрическую энергию происходит в гальванических элементах.
Батарейки — обиходное название источника электричества для автономного питания разнообразных устройств. Может представлять собой одиночный гальванический элемент, аккумулятор или их соединение в батарею для увеличения напряжения или ёмкости.
Аккумуляторы. Электрический аккумулятор — химический источник тока многоразового действия (то есть в отличие от гальванического элемента химические реакции, непосредственно превращаемые в электрическую энергию, многократно обратимы).
14 стр., 6994 слов
Особенности международной торговли нефтью
... по торговле нефтью и мировые нефтяные организации и компании формируют цены на нефть, ... о фактических геологических запасах нефти, публикуемых в различных международных и национальных изданиях. ... производство топлива, производство энергии (электрической и тепловой), распределение и транспорт энергии и топлива. Нефтяная ... мире Месторождение Страна Оцененные запасы млрд. баррелей Гавар Саудовская Аравия 75 ...
Электрические аккумуляторы используются для накопления энергии и автономного питания различных устройств.
Свинцово-кислотный аккумулятор. Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в среде серной кислоты. Химическая реакция (слева направо — разряд, справа налево — заряд):
? Анод : (+)
? Катод : (-)
Литий-ионный аккумулятор —
Литий-ионный аккумулятор состоит из электродов (катодного материала на алюминиевой фольге и анодного материала на медной фольге), разделенных пропитанными электролитом пористыми сепараторами. Переносчиком заряда в литий-ионном аккумуляторе является положительно заряженный ион лития, который имеет способность внедряться (интеркалироваться) в кристаллическую решетку других материалов (например, в графит, окислы и соли металлов) с образованием химической связи, например: в графит с образованием LiC 6 , окислы (LiMO2 ) и соли (LiMRON) металлов.
Литий-полимерный аккумулятор —
это усовершенствованная конструкция литий-ионного аккумулятора.
В качестве электролита используется полимерный материал с включениями гелеобразного литий-проводящего наполнителя. Используется в мобильных телефонах, цифровой технике, радиоуправляемых моделях и пр.
Биохимическая энергия гликолиза — , Глпроцесс окисления глюкозы, при котором из одной молекулы глюкозы образуются две молекулы пировиноградной кислоты. Гликолиз состоит из цепи последовательных ферментативных реакций и сопровождающийся запасением энергии в форме АТФ и НАДH. , Глюкозу можно использовать в качестве разработки топливного элемента , Единственное, что нужно для добычи энергии из углеводов — катализатор, который бы извлекал электроны из глюкозы и передавал из к электроду. В настоящее время в качестве катализатора можно использовать гербициды. Кроме того, гербициды позволят существенно снизить стоимость таких решений. Для сравнения, в водородных топливных элементах в качестве катализатора используется дорогостоящая платина. , Принцип работы топливного элемента на водородном топливе , Водородный топливный элемент ТЭ представляет собой электрохимическое устройство, преобразующее энергию реакции соединения водорода с кислородом напрямую в электричество, минуя малоэффективные, идущие с большими потерями, процессы горения.
12 стр., 5974 слов
Роль рынка нефти в мировой экономике
... народного хозяйства, имеет огромное значение для российской экономики. Спрос на нефть всегда опережает предложение, поэтому в успешном ... уменьшаться вследствие возрастания применения атомной и иных видов энергии, а также увеличения и уменьшения добычи. Очистка черного золота. ... млрд. долларов. В восточный картель (ОПЕК) входят 13 стран, дающих 38% всей мировой добычи и 61% мирового экспорта нефти. ...
Поэтому у ТЭ энергетический КПД значительно выше, чем у традиционных энергоустановок и может составлять 90%. , Химические реакции в ТЭ идут на пористых электродах (аноде и катоде), активированных катализатором (обычно на основе платины или других металлов платиновой группы), по следующей схеме. Водород поступает на анод топливного элемента, где его атомы разлагаются на электроны и протоны: , H 2 = 2e— + 2H+ , Электроны поступают во внешнюю цепь, создавая электрический ток. Протоны, в свою очередь, проходят сквозь протонообменную мембрану на катодную сторону, где с ними соединяется кислород и электроны из внешней электрической цепи с образованием воды:
4H + + 4e— + O2 = 2H2 O , Побочными продуктами реакции, таким образом, являются тепло и водяной пар. Напряжение, возникающее при этом на единичном ТЭ, обычно не превышает 1,1 В. Для получения необходимой величины напряжения ТЭ соединяются последовательно в батареи, а для получения необходимого тока батареи ТЭ соединяются параллельно. Такие батареи ТЭ вместе с элементами газораспределения и терморегулирования монтируются в единый конструктивный блок, называемый электрохимическим генератором.
Вывод
Нефть еще длительное время будет оставаться основным источником энергии. Ее добыча, конечно, будет все усложняться. Уже сейчас треть всей нефти добывается со дна морей, и именно этот способ будет превалировать, хотя он дорог и становится все дороже. Если двадцать лет назад техника позволяла доставать нефть в море с глубины 200 метров, то десять лет назад эта цифра удвоилась, а сейчас имеется возможность бурить подводные нефтяные скважины на глубину до двух километров.
На сколько лет хватит запасов нефти?
Нефть относится к невозобновляемым ресурсам. Разведанные запасы нефти составляют (на 2012 год) 257 млрд т (1467 млрд баррелей), неразведанные — оцениваются в 52-260 млрд т (300-1500 млрд баррелей).Мировые разведанные запасы нефти оценивались к началу 1973 года в 100 млрд т (570 млрд баррелей).
Таким образом, в прошлом разведанные запасы росли (также растёт и потребление нефти — за последние 40 лет оно выросло с 20,0 до 32,4 млрд баррелей в год).
Однако, начиная с 1984 г., годовой объём мировой нефтедобычи превышает объём разведываемых запасов нефти. Мировая добыча нефти в 2012 г. составляла около 5,7 млрд т в год, или 32,8 млрд баррелей в год. Таким образом, при нынешних темпах потребления, разведанной нефти хватит примерно на 45 лет, неразведанной — ещё на 10-50 лет.
Поэтому человечеству требуется найти новые способы добычи энергии (например, мирная термоядерная энергия или водородное топливо).
Уже сейчас разработаны автомобили на водородном топливе, которые могут в будущем составить конкуренцию электромобилям. Возможно в будущем, когда запасы углеводородного топлива исчерпаются, человечество сможет обеспечить себя энергией и найдёт новые эффективные способы её добычи.
Вместе с тем, говоря о потреблении энергии, следует отметить, что в постиндустриальном обществе должна быть решена еще одна основополагающая задача — стабилизация численности населения. Совершенно очевидно, что бесконтрольный рост населения ставит непосредственную угрозу существования человека, так как постоянно растущему населению требуется всё больше и больше энергии.
Размещено на Allbest.ru
- ..
История и основные этапы зарождения и развития современной химии, ее главные проблемы в XXI веке, тенденции и анализ дальнейших перспектив. Особенности использования достижений в области данной науки в процессе решения энергетических проблем общества.
Современные тенденции развития мирового рынка нефти
... перспектив развития нефтяной промышленности мира. В рамках поставленной цели, в работе будет решен ряд задач: Рассмотрены мировые запасы и тенденции развития нефтяной промышленности мира; Исследованы современные тенденции мирового развития рынка нефти; Определены перспективы развития мировой промышленности в мире; Проведен анализ роли России в мировой нефтяной промышленности. В исследовании ...
