Մարդկության էներգետիկ խնդիրը և դրա լուծման ուղիները

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Մարդկության էներգետիկ խնդիրը տարեցտարի ավելի ու ավելի է տարածվում. Դա պայմանավորված է աշխարհի բնակչության աճով և տեխնոլոգիաների ինտենսիվ զարգացմամբ, ինչը հանգեցնում է էներգիայի սպառման անընդհատ աճող մակարդակի։ Չնայած միջուկային, այլընտրանքային և հիդրոէներգիայի օգտագործմանը, մարդիկ շարունակում են վառելիքի առյուծի բաժինը հանել Երկրի աղիքներից: Նավթը, բնական գազը և ածուխը չվերականգնվող բնական էներգիայի պաշարներ են, և մինչ այժմ դրանց պաշարները կրճատվել են մինչև կրիտիկական մակարդակ։

Վերջի սկիզբ

Մարդկության էներգետիկ խնդրի գլոբալացումը սկսվել է անցյալ դարի 70-ականներին, երբ ավարտվեց էժան նավթի դարաշրջանը։ Այս տեսակի վառելիքի դեֆիցիտը և գնի կտրուկ աճը լուրջ ճգնաժամ առաջացրեց համաշխարհային տնտեսությունում։ Եվ չնայած դրա արժեքը ժամանակի ընթացքում նվազել է, ծավալներն անշեղորեն նվազում են, ուստի էներգիայի և հումքի խնդիրըմարդկությունն ավելի սուր է դառնում։

Օրինակ՝ միայն քսաներորդ դարի 60-ականներից մինչև 80-ական թվականներն ընկած ժամանակահատվածում ածխի արտադրության համաշխարհային ծավալը կազմել է 40%, նավթը՝ 75%, բնական գազը՝ այս պաշարների ընդհանուր ծավալի 80%-ը։ օգտագործվել է դարի սկզբից.

Չնայած այն բանին, որ վառելիքի պակասը սկսվեց 70-ականներից, և պարզվեց, որ էներգակիրների խնդիրը մարդկության համար համաշխարհային խնդիր է, կանխատեսումները չէին նախատեսում դրա սպառման աճ։ Նախատեսվում էր, որ մինչև 2000 թվականը օգտակար հանածոների արդյունահանման ծավալները կավելանան 3 անգամ։ Հետագայում, իհարկե, այդ ծրագրերը կրճատվեցին, սակայն տասնամյակներ շարունակվող ռեսուրսների ծայրահեղ վատնման արդյունքում այսօր դրանք գործնականում վերացել են։

Մարդկության էներգետիկ խնդրի հիմնական աշխարհագրական ասպեկտները

Վառելիքի աճող դեֆիցիտի պատճառներից մեկը դրա արդյունահանման պայմանների սրումն է և, որպես հետևանք, այդ գործընթացի ինքնարժեքի բարձրացումը։ Եթե մի քանի տասնամյակ առաջ բնական ռեսուրսներն էին մակերեսին, ապա այսօր մենք ստիպված ենք անընդհատ ավելացնել հանքերի, գազի և նավթահորերի խորությունը։ Հատկապես նկատելիորեն վատթարացել են Հյուսիսային Ամերիկայի, Արևմտյան Եվրոպայի, Ռուսաստանի և Ուկրաինայի հին արդյունաբերական շրջաններում էներգառեսուրսների առաջացման հանքարդյունաբերական և երկրաբանական պայմանները։

Հաշվի առնելով մարդկության էներգետիկ և հումքային հիմնախնդիրների աշխարհագրական ասպեկտները՝ պետք է ասել, որ դրանց լուծումը ռեսուրսների սահմանների ընդլայնման մեջ է։ Պետք է նոր սովորելավելի թեթև հանքարդյունաբերական և երկրաբանական պայմաններով տարածքներ։ Այսպիսով, վառելիքի արտադրության արժեքը կարող է կրճատվել: Այնուամենայնիվ, պետք է հաշվի առնել, որ նոր վայրերում էներգիայի պաշարների արդյունահանման ընդհանուր կապիտալի ինտենսիվությունը սովորաբար շատ ավելի մեծ է։

Մարդկության էներգետիկ և հումքային խնդիրների տնտեսական և աշխարհաքաղաքական ասպեկտները

Բնական վառելիքի պաշարների սպառումը հանգեցրել է կատաղի մրցակցության տնտեսական, քաղաքական և աշխարհաքաղաքական ոլորտներում։ Վառելիքի հսկա կորպորացիաները զբաղվում են վառելիքի և էներգիայի պաշարների բաժանմամբ և այս ոլորտում ազդեցության ոլորտների վերաբաշխմամբ, ինչը հանգեցնում է գազի, ածխի և նավթի համաշխարհային շուկայում գների մշտական տատանումների։ Իրավիճակի անկայունությունը լրջորեն սրում է մարդկության էներգետիկ խնդիրը։

Գլոբալ էներգետիկ անվտանգություն

Այս հայեցակարգը գործածության մեջ մտավ 21-րդ դարի սկզբին։ Նման անվտանգության ռազմավարության սկզբունքները ապահովում են հուսալի, երկարաժամկետ և էկոլոգիապես ընդունելի էներգիայի մատակարարում, որի գները արդարացված կլինեն և կհամապատասխանեն վառելիք արտահանող և ներկրող երկրներին։

Այս ռազմավարության իրականացումը հնարավոր է միայն այն դեպքում, եթե վերացվեն մարդկության էներգետիկ խնդրի պատճառները, և գործնական միջոցառումներն ուղղված լինեն համաշխարհային տնտեսությանը ինչպես ավանդական վառելիքով, այնպես էլ այլընտրանքային աղբյուրներից էներգիայով ապահովելուն։ Ավելին, հատուկ ուշադրություն պետք է դարձնել այլընտրանքային էներգիայի զարգացմանը։

Էներգախնայողության քաղաքականություն

Էժան վառելիքի ժամանակ աշխարհի շատ երկրներ զարգացրել են շատ ռեսուրսային տնտեսություն։ Այս երեւույթն առաջին հերթին նկատվել է հանքային պաշարներով հարուստ պետություններում։ Ցուցակը գլխավորել են Խորհրդային Միությունը, ԱՄՆ-ը, Կանադան, Չինաստանը և Ավստրալիան։ Միևնույն ժամանակ, ԽՍՀՄ-ում վառելիքի համարժեք սպառման ծավալը մի քանի անգամ ավելի մեծ էր, քան Ամերիկայում։

Իրերի այս վիճակը պահանջում էր էներգախնայողության քաղաքականության հրատապ ներդրում տնտեսության ներքին, արդյունաբերական, տրանսպորտի և այլ ոլորտներում: Հաշվի առնելով մարդկության էներգետիկ և հումքային հիմնախնդիրների բոլոր ասպեկտները, սկսեցին մշակվել և կիրառվել այս երկրների ՀՆԱ-ի կոնկրետ էներգետիկ ինտենսիվության նվազեցմանն ուղղված տեխնոլոգիաներ, և վերակառուցվեց համաշխարհային տնտեսության ողջ տնտեսական կառուցվածքը։

Հաջողություններ և անհաջողություններ

Էներգախնայողության ոլորտում ամենաուշագրավ հաջողությունները հասել են Արևմուտքի տնտեսապես զարգացած երկրները։ Առաջին 15 տարիներին նրանց հաջողվեց նվազեցնել իրենց ՀՆԱ-ի էներգիայի ինտենսիվությունը 1/3-ով, ինչը հանգեցրեց համաշխարհային էներգիայի սպառման մեջ նրանց մասնաբաժնի կրճատմանը 60-ից մինչև 48 տոկոս: Մինչ օրս այս միտումը շարունակվում է, քանի որ Արևմուտքում ՀՆԱ-ի աճը գերազանցում է վառելիքի սպառման աճին:

Իրավիճակը շատ ավելի վատ է Կենտրոնական և Արևելյան Եվրոպայում, Չինաստանում և ԱՊՀ երկրներում. Նրանց տնտեսության էներգետիկ ինտենսիվությունը շատ դանդաղ է նվազում։ Սակայն տնտեսական հակառեյտինգայինի առաջատարները զարգացող երկրներն են։ Օրինակ՝ աֆրիկյան և ասիական երկրների մեծ մասումհարակից վառելիքի (բնական գազի և նավթի) կորուստները տատանվում են 80-ից մինչև 100 տոկոս:

Իրականություններ և հեռանկարներ

Մարդկության էներգետիկ խնդիրն ու դրա լուծման ուղիներն այսօր մտահոգում է ողջ աշխարհին։ Ստեղծված իրավիճակը բարելավելու համար ներդրվում են տարբեր տեխնիկական և տեխնոլոգիական նորամուծություններ։ Էներգախնայողության նպատակով բարելավվում են արդյունաբերական և քաղաքային սարքավորումները, արտադրվում են ավելի խնայող մեքենաներ և այլն։

Առաջնային մակրոտնտեսական միջոցառումների թվում է գազի, ածխի և նավթի սպառման կառուցվածքի աստիճանական փոփոխությունը՝ ոչ ավանդական և վերականգնվող էներգիայի պաշարների մասնաբաժնի ավելացման հեռանկարով։։

Մարդկության էներգետիկ խնդիրը հաջողությամբ լուծելու համար անհրաժեշտ է հատուկ ուշադրություն դարձնել գիտական և տեխնոլոգիական հեղափոխության ներկա փուլում առկա հիմնարար նոր տեխնոլոգիաների զարգացմանն ու ներդրմանը։

Ատոմային էներգիայի արդյունաբերություն

Էներգամատակարարման ոլորտում ամենահեռանկարային ոլորտներից մեկը միջուկային էներգետիկան է։ Որոշ զարգացած երկրներում արդեն գործարկվել են նոր սերնդի միջուկային ռեակտորներ։ Միջուկային գիտնականները կրկին ակտիվորեն քննարկում են արագ նեյրոններով սնվող ռեակտորների թեման, որը, ինչպես նախկինում ենթադրվում էր, կդառնա միջուկային էներգիայի նոր և շատ ավելի արդյունավետ ալիք։ Սակայն դրանց զարգացումը դադարեցվեց, սակայն այժմ այս հարցը կրկին արդիական է դարձել։

Օգտագործելով MHD գեներատորներ

Ջերմային էներգիայի ուղղակի փոխակերպումը էլեկտրականության առանց գոլորշու կաթսաների և տուրբինների թույլ է տալիսկատարել մագնիսահիդրոդինամիկական գեներատորներ: Այս խոստումնալից ուղղության զարգացումը սկսվել է անցյալ դարի 70-ականների սկզբին։ 1971 թվականին Մոսկվայում գործարկվեց առաջին փորձնական-արդյունաբերական MHD-ը՝ 25000 կՎտ հզորությամբ:

Մագնիտոհիդրոդինամիկական գեներատորների հիմնական առավելություններն են՝

• բարձր արդյունավետություն;
• բնապահպանական (առանց վնասակար արտանետումների մթնոլորտ);
• ակնթարթային սկիզբ։

կրիոգեն տուրբոգեներատոր

Կրիոգեն գեներատորի աշխատանքի սկզբունքն այն է, որ ռոտորը սառչում է հեղուկ հելիումով, ինչը հանգեցնում է գերհաղորդականության ազդեցությանը: Այս միավորի անվիճելի առավելությունները ներառում են բարձր արդյունավետությունը, ցածր քաշը և չափերը:

Կրիոգեն տուրբոգեներատորի փորձնական նախատիպը ստեղծվել է դեռ խորհրդային տարիներին, և այժմ նմանատիպ զարգացումներ են ընթանում Ճապոնիայում, ԱՄՆ-ում և այլ զարգացած երկրներում:

Ջրածին

Ջրածնի օգտագործումը որպես վառելիք մեծ հեռանկարներ ունի։ Շատ փորձագետների կարծիքով՝ այս տեխնոլոգիան կօգնի լուծել մարդկության ամենակարեւոր գլոբալ խնդիրները՝ էներգետիկայի եւ հումքի խնդիրը։ Առաջին հերթին ջրածնային վառելիքը կդառնա բնական էներգիայի ռեսուրսների այլընտրանք մեքենաշինության մեջ։ Առաջին ջրածնային մեքենան ստեղծվել է ճապոնական Mazda ընկերության կողմից դեռևս 90-ականների սկզբին, որի համար մշակվել է նոր շարժիչ։ Փորձը բավականին հաջող է ստացվել, ինչը հաստատում է այս ուղղության խոստումը։

Էլեկտրաքիմիական գեներատորներ

Սրանք վառելիքի բջիջներ են, որոնք նույնպես աշխատում են ջրածնի վրա: Վառելիքը փոխանցվում էպոլիմերային թաղանթներ հատուկ նյութով` կատալիզատոր: Թթվածնի հետ քիմիական ռեակցիայի արդյունքում ջրածինը ինքնին վերածվում է ջրի՝ այրման ժամանակ ազատելով քիմիական էներգիա, որը վերածվում է էլեկտրական էներգիայի։

Վառելիքային բջիջներով շարժիչները բնութագրվում են ամենաբարձր արդյունավետությամբ (ավելի քան 70%), ինչը երկու անգամ գերազանցում է սովորական էլեկտրակայաններին: Բացի այդ, դրանք հեշտ է օգտագործել, անաղմուկ շահագործման ընթացքում և անպահանջ վերանորոգման համար:

Մինչև վերջերս վառելիքի բջիջները նեղ շրջանակ ունեին, օրինակ՝ տիեզերական հետազոտություններում: Սակայն այժմ էլեկտրաքիմիական գեներատորների ներդրման ուղղությամբ աշխատանքներն ակտիվորեն իրականացվում են տնտեսապես զարգացած երկրների մեծ մասում, որոնց թվում Ճապոնիան զբաղեցնում է առաջին տեղը։ Աշխարհում այս ագրեգատների ընդհանուր հզորությունը չափվում է միլիոնավոր կՎտ-ով: Օրինակ, Նյու Յորքը և Տոկիոն արդեն ունեն նման բջիջներ օգտագործող էլեկտրակայաններ, և գերմանական Daimler-Benz ավտոարտադրողն առաջինն էր, ով ստեղծեց այս սկզբունքով աշխատող շարժիչով մեքենայի աշխատանքային նախատիպը::

Կառավարվող ջերմամիջուկային միաձուլում

Մի քանի տասնամյակ շարունակ հետազոտություններ են իրականացվում ջերմամիջուկային էներգիայի ոլորտում։ Ատոմային էներգիան հիմնված է միջուկային տրոհման ռեակցիայի վրա, իսկ ջերմամիջուկային էներգիան՝ հակադարձ գործընթացի վրա՝ ջրածնի իզոտոպների միջուկները (դեյտերիում, տրիտում) միաձուլվում են։ 1 կգ դեյտերիումի միջուկային այրման գործընթացում արձակված էներգիայի քանակը 10 միլիոն անգամ ավելի է, քան ածուխից ստացվածը։ Արդյունքն իսկապես տպավորիչ է: Այդ իսկ պատճառով ջերմամիջուկային էներգիան համարվում է գլոբալ խնդիրների լուծման ամենահեռանկարային ոլորտներից մեկը.էներգիայի դեֆիցիտ.

Կանխատեսումներ

Այսօր կան տարբեր սցենարներ ապագայում համաշխարհային էներգետիկ ոլորտում իրավիճակի զարգացման համար։ Դրանցից որոշների համաձայն՝ մինչև 2060 թվականը նավթային համարժեքով էներգիայի համաշխարհային սպառումը կաճի մինչև 20 միլիարդ տոննա։ Միաժամանակ սպառման առումով զարգացող երկրները առաջ կանցնեն զարգացածներից։.

21-րդ դարի կեսերին հանածո էներգիայի աղբյուրների քանակը պետք է զգալիորեն նվազի, սակայն էներգիայի վերականգնվող աղբյուրների տեսակարար կշիռը, մասնավորապես՝ քամու, արևի, երկրաջերմային և մակընթացային աղբյուրները, կաճի։