§ 22. Причины глобальной энергетической проблемы
1. Проверим свои знания.
1. Какими факторами обусловлена энергетическая проблема?
Во-первых, это растущий разрыв между высокими темпами развития энергоёмких производств в развитых и ряде развивающихся стран и запасами невозобновляемых энергоресурсов (нефть, газ, уголь).
Во-вторых, это рост негативных экологических последствий развития энергетики при сохранении традиционной структуры топливно-энергетического баланса и преобладании в ней загрязняющих видов энергии.
2. Какие изменения в потреблении энергии происходят в мире в последнее время?
В мире идёт смена тренда развития энергетики, проявляющаяся в прекращении роста потребления первичных энергоресурсов в странах Запада (центра) на фоне продолжения, хотя и с преобладающей тенденцией к замедлению, роста в странах Азии и Латинской Америки и признаков начала активного роста в Субсахарской Африке.
3. Как энергетика влияет на окружающую среду?
Развитие энергетики влечёт за собой негативные последствия. Происходят выбросы в атмосферу, гидросферу и литосферу углеводородов, в том числе высокоактивного парникового газа метана, сероводорода, оксидов азота, оксидов углерода, различных нефтепродуктов и других высокотоксичных отходов.
2. От простого к сложному.
1. В процессе производства ядерной энергии уровень углекислого газа меньше, чем в процессе выработки солнечной и геотермальной энергии. Какие виды энергии являются самыми «чистыми»?
Экологические чистые источники энергии - это источники, которые не наносят вред окружающей среде. К ним относятся источники с использованием солнечной энергии, энергии ветра, воды, земли гейзеров.
Ядерная энергетика тоже можно было бы отнести к экологически чистым источникам энергии, в условиях нормального функционирования АЭС. Но так как в результате работы АЭС, происходят глобальные катастрофы, то их не принято относить к чистым источникам энергии.
2. Какие пути минимизации отрицательного воздействия энергетики на окружающую среду, на ваш взгляд, можно предложить?
1. Снизить количество вредных веществ, выбрасываемых непосредственно в окружающую среду, путем усовершенствования методов очистки дымовых газов от серы, исключающих попадание её окислов в атмосферу.
2. Предварительная подготовка топлива для сжигания, совершенствование организации и технологии топочных процессов, обеспечивающих полноту сжигания топлива и повышающих эффективность использования топлива, должны дать определенный эффект.
3. Результатом мероприятий, направленных на совершенствование тепловых схем и энергетического оборудования электростанций, может стать повышение их энергетической эффективности, снижение удельного расхода топлива на 1 кВт·ч электроэнергии и соответственно уменьшение вредных выбросов в атмосферу. Этого можно достичь, повысив начальные параметры пара на паротурбинных установках, внедрив промежуточный перегрев пара, регенерацию на электростанциях, работающих на докритических давлениях.
4. Совершенствование термодинамических циклов ТЭС, использование новых типов энергетических установок дает возможность снизить удельный расход топлива на производство электроэнергии и тем самым уменьшить вредные выбросы в окружающую среду. Для этих целей возможно применение циклов с двумя или тремя рабочими телами, что дает возможность существенного повышения КПД электростанций.
5. В области атомной энергетики мероприятия по повышению экологической чистоты АЭС будут развиваться в направлении совершенствования реакторов ВВЭР, БН, повышения уровня их радиационной безопасности. Широкое распространение получат высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы. Важным их преимуществом является возможность использования сверхкритических давлений в паросиловом цикле, что позволяет повысить КПД АЭС до 40 %. Значительно повысятся требования к безопасности и надежности, защите АЭС при проектировании, строительстве и эксплуатации.
3. От теории к практике.
1. Подготовьте презентацию «Влияние энергетики на окружающую среду».
2. Используя материалы сайта PRoAtom (ссылка по QR-коду), подготовьте сообщение о возможных сценариях развития мировой энергетики.
Три сценария
Сценарий быстрого перехода (Rapid) предполагает, что будет предпринят ряд политических мер, ведущих к значительному росту углеродного налога. Эти меры будут поддержаны целевыми отраслевыми регуляторными актами, которые приведут к сокращению выбросов углерода энергетикой примерно на 70% к 2050 году. Доля нефти в мировом энергетическом балансе сократится с 30 до 14% — соответственно, объем суточной добычи снизится вдвое и составит 55 млн баррелей. При этом доля возобновляемой энергетики в мировом энергобалансе вырастет с 5% в 2018 году до 45% к 2050 году.
Сценарий полного отказа (Net Zero) предполагает, что те же политические мероприятия, которые будут воплощены в Rapid, подкрепятся еще и значительными изменениями в поведении и предпочтениях общества, а это еще сильнее сократит углеродный след человечества. Таким образом, к 2050 году глобальный выброс углерода от энергопотребления сократится более чем на 95%. Этот жесткий вариант предполагает почти полный отказ от нефти, в результате чего потребление «черного золота» рухнет на 80—85%.
И, наконец, сценарий «Бизнес как обычно» (Business As Usual) предполагает, что государственная политика, технологии и социальные предпочтения продолжат развиваться так же, как и в недавнем прошлом. Спрос на нефть останется на относительно стабильном уровне и будет сокращаться очень медленно — всего на 10% за 30 лет.