Файл: Семинар 1 13. Знаменитые обсерватории планеты Земля.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 28
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Другие виды выработки электроэнергии
Среди значительного вклада в развитие электрической энергии в этом столетии - изучение квантовой механики, которая позволит нам понять концепции, связанные с фотоэлектрической энергией и функционированием мира в атомных масштабах.
Альберт Эйнштейн был одним из главных героев, помогавших понять эту теорию, поскольку он внес вклад в исследования Макса Планка. Это был один из столпов, который стимулировал развитие производства электроэнергии с помощью солнечной энергии, которая в настоящее время используется в качестве источника экологического производства.
С другой стороны, существует также энергия, вырабатываемая с помощью гидравлических систем, реализованных с 1980-х годов, когда была введена в эксплуатацию первая гидроэлектростанция в Нортумберленде, Великобритания.
В настоящее время он является ведущим источником возобновляемой энергии в мире, хотя он не исключен из-за изменения окружающей среды, поскольку для его генерации необходимо выполнять большие работы, которые заметно изменяют ландшафты.
По мнению большинства специалистов, в начале XXI в. началась постепенная, глубокая трансформация мировой энергетики, закладываются основы энергетической революции постиндустриально-ноосферного типа. Необходимость перемен в энергетике объясняется тем, что на сегодняшний день уже исчерпаны или серьезно истощены лучшие месторождения ископаемого топлива — фундамента современной энергетики. В результате значительно возросла стоимость ископаемого топлива.
Глобальный энергетический кризис будет нарастать и углубляться, а ископаемое топливо непрерывно дорожать, что расширит экономические возможности использования альтернативных, возобновляемых источников энергии и увеличит их долю в структуре энергопотребления. Приведен прогноз структуры потребления ПЭР в мире, подготовленный компанией Exxon Mobil Corporation в 2008 г. Согласно их данным, к 2050 г. произойдет сокращение использования нефти до 20% от суммарного потребления ПЭР в мире. Также сократится потребление угля и газа. Наиболее динамично будут развиваться такие ВИЭ, как солнечная, ветровая энергия и энергия биомассы.
Подлинная энергетическая революция развернется в середине XXI в. На рисунке 4 представлены результаты прогноза, проведенного для Межгосударственной панели по изменению климата ООН. В этом сценарии развития мировой энергетики предполагается, что радикально изменится структура первичных источников энергии: за счет ядерной энергии и возобновляемых источников энергии еще больше сократится доля нефти и других ископаемых видов топлива. Более того, к концу XXI века они могут обеспечивать более половины потребления ПЭР в мире.
Переворот охватит и сферу энергопотребления, в результате ее темпы роста будут продолжать снижаться, а к концу века абсолютные объемы мирового энергопотребления начнут сокращаться. Можно дискутировать с авторами этого прогноза о периодах достижения пиков и скорости спада в использовании нефти, газа и угля, однако это не может изменить главного вывода о переходе на принципиально новую структуру энергетического баланса мировой энергетики.
В результате обозначенных перемен появится возможность преодолеть нарастающий глобальный экологический кризис, причиной которого является загрязнение атмосферы стационарными (предприятия) и индивидуальными (транспорт) энергоустановками.
Только значительное сокращение объемов использования ископаемого топлива позволит с 2040 - 2050 гг. постепенно уменьшать загрязнение атмосферы.
Новые энергетические технологии
Для того, чтобы обеспечить рассмотренные выше изменения в структуре источников мировой энергетики, необходим переход на новые энергетические технологии.
Эксперты определяют два «закона успеха» для энергетических технологий:
Стадия разработки
Эта стадия занимает 30 лет, в течение которых наблюдается тысячекратный рост, необходимый для того, чтобы, начиная с опытно-промышленных масштабов, достичь 1 - 2% мирового суммарного потребления первичной энергии (устойчивый темп роста – 26% в год);
Стадия развития
После первой стадии внедрение технологий происходит более последовательно, определяя их окончательную нишу в структуре энергетики.
Во второй половине XXI века наряду с обозначенными выше технологиями, которые, как предполагается, будут играть преобладающую роль в мировой энергетике, появится необходимость в новых «инновационных» технологиях, которые в настоящее время только обсуждаются в научных кругах.
Первая австралийская термальная
На начало 2010-х годов обозначилось порядка десяти перспективных подходов развития принципиально новой энергетики. В одних областях поиска уже получены определённые практически значимые результаты, в других - исследования ведутся на уровне лабораторных или полупромышленных моделей.
Широкое внимание как одно из перспективных направлений развития мировой энергетики привлекает водород. Использование водорода в качестве средства аккумулирования, транспортировки и потребления энергии лежит в основе водородной энергетики. Развитие данной отрасли позволяет применять водород в производстве и для нужд транспортной инфраструктуры.
Кроме того, следует упомянуть управляемый термоядерный синтез (УТС). В основе УТС лежит процесс слияния легких атомных ядер, происходящий с выделением энергии при высоких температурах в регулируемых, управляемых условиях. Ожидаемое экономическое использование термоядерных реакторов для выработки электроэнергии будет обеспечено безграничным запасом общедоступного топлива (водорода). Добыча его легко может быть обеспечена из морской воды. Отсутствие продуктов сгорания и невозможность неуправляемой реакции синтеза — другие положительные стороны УТС.
Российское атомное сообщество
Проект "безопасной" АЭС 4 поколения
Развитие энергетических технологий во второй половине текущего столетия может быть связано и с дальнейшим освоением космического пространства. В этот период при определённых условиях может быть реализован ряд проектов по созданию космических энергетических систем, утилизирующих солнечную энергию и передающих ее на Землю с использованием сверхвысокочастотного (СВЧ) или микроволнового излучения. Предполагается, что основой этой системы буду солнечные энергетические спутники на геостационарной орбите мощностью порядка 5 ГВт и лунная энергетическая система мощностью 20 000 ГВт. Еще один крупномасштабный проект предполагает добычу на Луне гелия–3 с перевозкой его на Землю и использованием затем в термоядерных реакторах. При всей кажущейся фантастичности энергетических проектов, связанных с космосом, следует напомнить об инициативе руководства российской космической корпорации «Энергия». В 2006 – 2007 гг. оно активно продвигало идею создания лунной станции и начала работ по добыче гелия–3 уже в 2015 – 2020 гг. Реализация проекта не получила поддержки из–за отсутствия технологий использования гелия–3 в малых ядерных реакторах.
Имеются и другие наработки в области перспективных источников энергии. Экспертная группа ИГСО, например, видит перспективными следующий набор энергетических технологий:
установки для нагрева жидкости — вихревые теплогенераторы (существуют и другие названия этих установок);
«холодный ядерный синтез»;
магнитомеханический усилитель мощности;
индукционные нагреватели;
двигатели без выброса массы;
напряженные замкнутые контуры;
энергоустановки на основе динамической сверхпроводимости;
атмосферная электроэнергетика.
Риски и возможности для России
Для преодоления вызовов будущего и реализации возможностей, заложенных в нем, необходима корректировка государственной энергетической политики с ориентацией на перспективу создания энергетики постиндустриального типа.
Рассмотренные выше перспективы развития мировой энергетики создают для России как значительные риски, так и новые возможности.
Энергетическая стратегия России на период до 2030 г. предусматривает различные сценарии развития мировой энергетики и возможности для адаптации к ним [4]. Однако более отдаленное будущее предполагает принципиально новые вызовы, которые практически не учитываются в современной государственной энергетической политике. Например, это неотвратимость климатических изменений и потребность в соответствующей климатической политике. Россия пока не принимает достаточных мер для перехода к неуглеродной энергетике, что делает ее позиции в системе мирового климатического регулирования весьма уязвимыми (системы квот на выбросы, штрафы за их превышение, снижение экспорта ископаемого топлива, возможные тарифные и нетарифные ограничения на поставки углеродоемкой продукции и пр.). В России весьма слабо развивается индустрия возобновляемых источников энергии, энергосервисных и энергосберегающих услуг, несмотря на их значительный рыночный потенциал.
Имеется крайне серьезный риск глубокого технологического отставания. Развитие энергетики в России и государственная политика в этой области выдержаны в духе индустриальной энергетики и ориентированы на наращивание добычи ископаемого топлива и энергетических мощностей. Недостаточное внимание уделяется ключевым направлениям в создании энергетики нового типа – «умным сетям», управлению энергопотреблением и энергоинформационным системам, технологическому энергосбережению, децентрализации энергоснабжения.
Переход мира на неуглеродные виды энергии ставит под вопрос источники доходов в бюджеты страны, которые в значительной мере зависят от экспорта углеводородов.
Для преодоления вызовов будущего и реализации возможностей, заложенных в нем, необходима корректировка государственной энергетической политики с ориентацией на перспективу создания энергетики постиндустриального типа.
Заключение
Развитие человечества в XXI веке столкнется с необходимостью проведения радикальных преобразований в сфере энергетики. В период до 2100 г. произойдет радикальная перестройка структуры мирового энергетического баланса. Традиционные источники энергии (нефть, газ, уголь) перестанут играть доминирующую роль и уступят место неуглеродным видам энергии. Многократно возрастет значение новых технологий, основы развития которых надо закладывать уже сейчас. Для России это означает необходимость смены приоритетов в развитии энергетики уже в ближайшем будущем.