Тенденции развития мировой электроэнергетики
Реферат
на тему:
"Тенденции развития мировой электроэнергетики"
Содержание
Сохранение роли ископаемых топлив
Повышение эффективности использования энергии
Децентрализация и малая энергетика
Использование альтернативных источников энергии
Введение
Современная энергетика переживает сложный период бурного развития и одновременно ожидания неизбежных качественных перемен. Все еще сохраняется почти стократный разрыв в энергопотреблении на душу населения в наиболее развитых и богатых странах мира с одной стороны, и наиболее отсталых и бедных с другой. И если ведущие страны прилагают серьезные финансовые и технологические усилия для сдерживания темпов роста своего энергопотребления, то отстающие прилагают не менее впечатляющие усилия для развития своей энергетики. А пока в результате общего роста мировой экономики и населения мира, мировое производство энергии увеличивается на 1,6% в год, что приведет к его увеличению на 50% за 25 ближайших лет.
Сохранение роли ископаемых топлив
Все практически используемые и потенциальные источники энергии на Земле можно условно разделить на три группы: ископаемые, возобновляемые и термоядерные. Современная энергетика более чем на 90% обеспечивается ресурсами невозобновляемого ископаемого топлива (нефть, уголь, газ, уран и другие виды горючих и радиоактивных ресурсов). Даже по самым оптимистичным прогнозам, учитывая продолжающийся рост населения, а главное, рост энергопотребления на душу населения в развивающихся странах, реально доступные ресурсы вряд ли смогут обеспечивать мировую энергетику в необходимом объеме много дольше, чем в течение текущего столетия.
В более отдаленной перспективе человечество пока может рассчитывать только на термоядерную энергетику, которая, как промышленный источник энергии, еще не состоялась и может реализоваться в этом качестве, в лучшем случае, лишь к концу столетия. Все это заставляет более тщательно оценивать имеющиеся энергоресурсы и принимать все более жесткие меры для их эффективного и экономного использования.
Необходимо учитывать, что энергетика не только фундаментальная отрасль экономики, определяющая ее реальные пределы и возможности, но и одна из наиболее консервативных отраслей. Поскольку затраты на строительство крупных электростанций исчисляются миллиардами долларов, а проектный срок их эксплуатации (жизненный цикл) - не менее 30-50 лет, мы уже сейчас можем достаточно уверенно представить, как будет выглядеть мировая энергетика в середине столетия - как и сейчас, основу нашей энергетики будет составлять ископаемое, в первую очередь углеводородное, топливо.
Среди главных упреков в адрес углеводородной энергетики - выбросы огромного, порядка 30 млрд т/год, количества диоксида углерода, являющегося основным парниковым газом, негативно влияющим на климат планеты. Большинство настойчиво навязываемых энергетике крайне дорогостоящих мер по снижению выбросов диоксида углерода, таких как его улавливание и захоронение, неизбежно приведет к резкому увеличению стоимости энергии. Например, считающаяся одной из наиболее перспективных технология улавливания СО2 из дымовых газов ТЭС на основе обратимого образования карбонатов аммония потребляет на собственные нужды 20-25% всей вырабатываемой электроэнергии и практически удваивает ее стоимость. Но даже эти дорогостоящие меры не гарантируют стабилизацию или хотя бы значительное снижение темпов изменения климата до конца текущего столетия, то есть до того периода, когда ресурсы углеводородных топлив и так уже будут практически исчерпаны.
Поэтому гораздо более разумным, экономным и эффективным во всех отношениях направлением модернизации энергетики, в т. ч. и с целью снижения выбросов СО2, представляется не улавливание и захоронение СО2, а срочные меры по повышению эффективности использования еще остающихся в нашем распоряжении ископаемых ресурсов. Один только масштабный переход с пока еще преобладающих газотурбинных и паротурбинных установок со средним кпд около 36% к современным парогазовым установкам с кпд до 60% и перспективой его увеличения к 2015-2020 гг. до 68-70%, практически вдвое снижает удельные выбросы СО2 и вдвое увеличивает наши энергетические ресурсы!
Повышение эффективности использования энергии
Не меньшее значение имеет и рациональное использование произведенной энергии. О низкой эффективности многих областей современной энергетики свидетельствует хотя бы то, что при выработке электроэнергии из угля и использовании ламп накаливания в свет преобразуется только 3% первоначальной энергии. А в современных автомобилях в поступательное движение преобразуется только 13% энергии, полученной при сжигании горючего. Поэтому основным направлением развития энергетики ведущих стран в ближайший период, видимо, будет переход к более рациональным технологиям и повышение эффективности использования энергетических ресурсов.
Децентрализация и малая энергетика
Наряду с продолжающимся строительством крупных электростанций все более очевидна тенденция мировой энергетики к децентрализации производства энергии. В основе этого лежит несколько причин. Децентрализация энергоснабжения в виде местных и индивидуальных источников энергии наиболее эффективно может исключить угрозу прерывания энергоснабжения вследствие техногенных катастроф и системных аварий, вероятность которых по мере развития техносферы непрерывно нарастает. Децентрализованная энергетика позволяет также ликвидировать региональные диспропорции в развитии энергетики. В связи с этим прогнозируется увеличение к 2030 г. доли местных и индивидуальных источников энергии до 25-30% мирового энергопотребления. Особенно эффективна децентрализация в теплоснабжении. Но главное, это то, что общее увеличение установленной мощности, несмотря на снижение загрузки, повышает эффективность использования энергоресурсов и ведет к снижению их потерь.
Использование альтернативных источников энергии
Сегодня, пожалуй, никто уже не сомневается в необходимости развития новой, альтернативной энергетики. Правда, пока её доля весьма скромна, а гигантская часть энергетических потребностей человечества по-прежнему покрывается за счёт атомных и тепловых электростанций. Однако Чернобыльская катастрофа наглядно продемонстрировала, что атомные электростанции слишком опасны. К тому же, помимо электроэнергии, атомные электростанции производят и горы радиоактивных отходов, проблема захоронения которых пока не решена. Что до ископаемых энергоресурсов, расходуемых тепловыми электростанциями, то, во-первых, их запасы отнюдь не безграничны, а во-вторых, сжигание угля, торфа, природного газа и нефтепродуктов наносит ущерб окружающей среде, способствуя парниковому эффекту. Человечеству не обойтись без освоения новых, возобновляемых источников энергии, и оно понимает это всё отчётливее.
В сознании большинства людей возобновляемые энергоресурсы ассоциируются почему-то лишь с солнечной энергией да с энергией ветра. Более того, достаточно широко распространено мнение, будто ветряные и гелиоэлектростанции смогут со временем полностью заменить нынешние АЭС. Но для того, чтобы оправдать своё название и стать реальной альтернативой традиционным энергоресурсам, эти альтернативные источники энергии должны отвечать целому ряду критериев. Например, обеспечивать стабильное и управляемое энергопроизводство. Ведь цепную ядерную реакцию или процесс сжигания ископаемого топлива можно останавливать и снова запускать по мере надобности, а вот когда Солнце выглянет, а когда спрячется, когда ветер подует, а когда стихнет, - это прогнозированию не поддаётся. Для того, чтобы обеспечить постоянный уровень напряжения в таких энергосетях, приходится использовать различные аккумуляционные установки, что значительно снижает коэффициент полезного действия этих электростанций. Между тем, существует ещё один исключительно перспективный энергоресурс, почему-то отошедший в сознании общественности на задний план: это так называемая геотермия, то есть тепловые процессы в недрах Земли. Это тепло имеется повсюду и доступно круглосуточно. Достаточно привести такие цифры: 99 процентов всего вещества, образующего нашу планету, имеют температуру выше 1000 градусов Цельсия, а доля вещества с температурой ниже ста градусов и вовсе составляет лишь 0,1 процента от массы Земли. И пусть даже реальному использованию поддаётся лишь очень незначительная часть этой энергии, но и она при таких масштабах практически неисчерпаема.
Уже разведанные запасы геотермальной энергии более чем в тридцать раз превосходят энергозапасы всех ископаемых ресурсов вместе взятых. Более того, на сегодняшний день из всей энергии, вырабатываемой в разных странах мира за счёт геотермии, ветра, солнца, приливов и отливов, 86% приходятся именно на геотермальные электростанции. Если до недавних пор такие проекты
осуществлялись, в основном, в регионах, где имеются горячие геотермальные воды, то сегодня всё чаще встаёт вопрос о таких технологиях, которые позволили бы использовать заключённое в недрах Земли тепло повсеместно. Идея одной из таких технологий была впервые выдвинута американскими учёными ещё в начале 70-х годов. Эта технология получила название "hot dry rock", то есть "горячие сухие горные породы". В её основу положено давно известное явление: по мере углубления в недра Земли температура растёт - примерно на 3 градуса каждые 100 метров. Американские геофизики предложили пробурить на глубину в 4-6 километров 2 скважины с таким расчётом, чтобы через одну закачивать внутрь холодную воду, а через другую отводить разогретый пар - ведь температура на такой глубине достигает 150-200 градусов Цельсия. Пар может быть использован как для производства электроэнергии, так и для отопления. Технология "горячих сухих горных пород" как раз и создавалась для того, чтобы геотермальную энергию можно было использовать вне этих особых зон - зон вулканической активности, горячих источников, гейзеров и так далее. Сегодня эта технология испытывается в рамках экспериментального проекта, реализуемого совместно немецкими, французскими и британскими учёными в Эльзасе. Испытания идут вполне успешно: там уже удалось получить геотермальный пар, и предполагается, что через два-три года построенная на этом принципе электростанция даст первый ток.
Выбранное человечеством направление получения энергии оказалось тупиковым. Времени для перехода к качественно иным источникам получения энергии практически не осталось. А если учитывать стремительный рост потребления энергии во всем мире, то приходится признать, что имеющиеся в наличии источники альтернативной энергии пока не в состоянии полностью обеспечить потребности населения планеты. Поэтому можно сделать вывод, что необходимо увеличить инвестиции в те направления НТР, которые занимаются созданием новых энергетических установок, причем заниматься этим должно все мировое сообщество, так как усилий одной или нескольких стран явно недостаточно.
Современное состояние окружающей среды представляет целую группу проблем, острейшей из которых является загрязнение. Одним из главных поставщиков опасных веществ всех видов была и остается традиционная энергетика, особенно тепловая и атомная. Поэтому переход к более экологически чистым технологиям альтернативной энергетики поможет частично или полностью решить эту проблему.
Особенно актуально в свете проблемы грядущего энергетического кризиса создание небольших альтернативных энергоустановок на местных ресурсах, которые помогут снять часть проблем энергоснабжения в условиях распада крупных энергосистем, основанных на традиционных видах топлива.
