Het energieprobleem van de mensheid en manieren om het op te lossen

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Energieprobleem van de mensheid wordt elk jaar meer en meer wijdverbreid. Dit komt door de groei van de wereldbevolking en de intensieve ontwikkeling van technologie, wat leidt tot een constant groeiend niveau van energieverbruik. Ondanks het gebruik van kernenergie, alternatieve energie en waterkracht, blijven mensen het leeuwendeel van de brandstof uit de ingewanden van de aarde halen. Olie, aardgas en kolen zijn niet-hernieuwbare natuurlijke energiebronnen en hun reserves zijn inmiddels tot een kritiek niveau teruggebracht.

Begin van het einde

De globalisering van het energieprobleem van de mensheid begon in de jaren 70 van de vorige eeuw, toen het tijdperk van goedkope olie eindigde. Het tekort en de sterke stijging van de prijs van dit type brandstof veroorzaakten een ernstige crisis in de wereldeconomie. En hoewel de kosten in de loop van de tijd zijn gedaald, nemen de volumes gestaag af, dus het energie- en grondstoffenprobleemde mensheid wordt scherper.

Alleen in de periode van de jaren 60 tot de jaren 80 van de twintigste eeuw was het wereldvolume van de steenkoolproductie bijvoorbeeld 40%, olie - 75%, aardgas - 80% van het totale volume van deze hulpbronnen gebruikt sinds het begin van de eeuw.

Ondanks het feit dat brandstoftekorten begonnen in de jaren 70 en het energieprobleem een wereldwijd probleem voor de mensheid bleek te zijn, voorzagen de voorspellingen niet in een toename van het verbruik. Het was de bedoeling dat tegen het jaar 2000 het volume van de winning van mineralen zou verdrievoudigen. Daarna werden deze plannen natuurlijk afgebouwd, maar als gevolg van de extreem verspillende exploitatie van hulpbronnen die decennialang heeft geduurd, zijn ze vandaag praktisch verdwenen.

De belangrijkste geografische aspecten van het energieprobleem van de mensheid

Een van de redenen voor het groeiende tekort aan brandstof is de verslechtering van de voorwaarden voor de winning ervan en als gevolg daarvan de stijging van de kosten van dit proces. Waar een paar decennia geleden natuurlijke hulpbronnen aan de oppervlakte lagen, moeten we vandaag de dag voortdurend de diepte van mijnen, gas- en oliebronnen vergroten. Vooral de mijnbouw en de geologische omstandigheden van het voorkomen van energiebronnen in de oude industriële regio's van Noord-Amerika, West-Europa, Rusland en Oekraïne zijn merkbaar verslechterd.

Gezien de geografische aspecten van de energie- en grondstofproblemen van de mensheid, moet worden gezegd dat hun oplossing ligt in het verleggen van de hulpbronnengrenzen. Moet nieuw lerengebieden met lichtere mijnbouw en geologische omstandigheden. Zo kunnen de kosten van brandstofproductie worden verlaagd. Er moet echter rekening mee worden gehouden dat de totale kapitaalintensiteit voor het winnen van energiebronnen op nieuwe plaatsen gewoonlijk veel hoger is.

Economische en geopolitieke aspecten van de energie- en grondstofproblemen van de mensheid

De uitputting van natuurlijke brandstofreserves heeft geleid tot hevige concurrentie op economisch, politiek en geopolitiek gebied. Gigantische brandstofbedrijven houden zich bezig met de verdeling van brandstof en energiebronnen en de herverdeling van invloedssferen in deze industrie, wat leidt tot constante prijsschommelingen op de wereldmarkt voor gas, kolen en olie. De instabiliteit van de situatie verergert het energieprobleem van de mensheid ernstig.

Globale energiezekerheid

Dit concept is aan het begin van de 21e eeuw in gebruik genomen. De principes van de strategie van een dergelijke zekerheid zorgen voor een betrouwbare, duurzame en milieuvriendelijke energievoorziening, waarvan de prijzen gerechtvaardigd zijn en geschikt zijn voor zowel exporterende als importerende landen.

De uitvoering van deze strategie is alleen mogelijk als de oorzaken van het energieprobleem van de mensheid worden weggenomen en praktische maatregelen zijn gericht op het verder voorzien van de wereldeconomie van zowel traditionele brandstoffen als energie uit alternatieve bronnen. Bovendien moet speciale aandacht worden besteed aan de ontwikkeling van alternatieve energie.

Energiebesparingsbeleid

Tijdens de tijd van goedkope brandstof hebben veel landen van de wereld een zeer hulpbronnenintensieve economie ontwikkeld. Allereerst werd dit fenomeen waargenomen in staten die rijk zijn aan minerale hulpbronnen. De lijst werd aangevoerd door de Sovjet-Unie, de VS, Canada, China en Australië. Tegelijkertijd was het equivalente brandstofverbruik in de USSR meerdere malen groter dan in Amerika.

Deze stand van zaken vereiste de dringende invoering van een energiebesparingsbeleid in de huishoudelijke, industriële, transport- en andere sectoren van de economie. Rekening houdend met alle aspecten van de energie- en grondstofproblemen van de mensheid, begonnen technologieën te worden ontwikkeld en geïmplementeerd die gericht waren op het verminderen van de specifieke energie-intensiteit van het BBP van deze landen, en werd de hele economische structuur van de wereldeconomie opnieuw opgebouwd.

Succes en mislukkingen

De meest opvallende successen op het gebied van energiebesparing zijn behaald door de economisch ontwikkelde landen van het Westen. In de eerste 15 jaar slaagden ze erin om de energie-intensiteit van hun BBP met 1/3 te verminderen, wat leidde tot een vermindering van hun aandeel in het wereldwijde energieverbruik van 60 naar 48 procent. Tot op heden zet deze trend zich voort, waarbij de BBP-groei in het Westen groter is dan het groeiende brandstofverbruik.

De situatie is veel erger in Centraal- en Oost-Europa, China en de GOS-landen. De energie-intensiteit van hun economie neemt heel langzaam af. Maar de leiders van de economische anti-rating zijn ontwikkelingslanden. Bijvoorbeeld in de meeste Afrikaanse en Aziatische landenverliezen van bijbehorende brandstof (aardgas en olie) variëren van 80 tot 100 procent.

Realiteiten en vooruitzichten

Het energieprobleem van de mensheid en de manieren om dit vandaag op te lossen, zijn van belang voor de hele wereld. Om de bestaande situatie te verbeteren worden verschillende technische en technologische innovaties doorgevoerd. Om energie te besparen, wordt de industriële en gemeentelijke uitrusting verbeterd, worden er zuinigere auto's geproduceerd, enz.

Een van de belangrijkste macro-economische maatregelen is een geleidelijke verandering in de structuur van het verbruik van gas, kolen en olie met het vooruitzicht om het aandeel van niet-traditionele en hernieuwbare energiebronnen te vergroten.

Om het energieprobleem van de mensheid met succes op te lossen, is het noodzakelijk om speciale aandacht te besteden aan de ontwikkeling en implementatie van fundamenteel nieuwe technologieën die beschikbaar zijn in het huidige stadium van de wetenschappelijke en technologische revolutie.

Kernenergie-industrie

Een van de meest veelbelovende gebieden op het gebied van energievoorziening is kernenergie. In sommige ontwikkelde landen zijn al kernreactoren van de nieuwe generatie in gebruik genomen. Nucleaire wetenschappers discussiëren opnieuw actief over het onderwerp van reactoren aangedreven door snelle neuronen, die, zoals ooit werd voorzien, een nieuwe en veel efficiëntere golf van kernenergie zullen worden. De ontwikkeling ervan werd echter stopgezet, maar nu is deze kwestie weer relevant geworden.

MHD-generatoren gebruiken

Directe omzetting van warmte-energie in elektriciteit zonder stoomketels en turbines mogelijkmagnetohydrodynamische generatoren uitvoeren. De ontwikkeling van deze veelbelovende richting begon in het begin van de jaren 70 van de vorige eeuw. In 1971 werd in Moskou de eerste piloot-industriële MHD met een capaciteit van 25.000 kW gelanceerd.

De belangrijkste voordelen van magnetohydrodynamische generatoren zijn:

• hoog rendement;
• milieu (geen schadelijke emissies naar de atmosfeer);
• onmiddellijke start.

Cryogene turbogenerator

Het werkingsprincipe van een cryogene generator is dat de rotor wordt gekoeld door vloeibaar helium, wat resulteert in het effect van supergeleiding. De onbetwistbare voordelen van dit apparaat zijn onder meer een hoog rendement, een laag gewicht en geringe afmetingen.

Een proefprototype van een cryogene turbogenerator werd in het Sovjettijdperk gemaakt en nu zijn soortgelijke ontwikkelingen gaande in Japan, de VS en andere ontwikkelde landen.

Waterstof

Het gebruik van waterstof als brandstof heeft grote perspectieven. Volgens veel experts zal deze technologie helpen bij het oplossen van de belangrijkste mondiale problemen van de mensheid - het energie- en grondstoffenprobleem. Allereerst zal waterstofbrandstof een alternatief worden voor natuurlijke energiebronnen in de machinebouw. De eerste waterstofauto werd begin jaren 90 gemaakt door het Japanse bedrijf Mazda; er werd een nieuwe motor voor ontwikkeld. Het experiment bleek behoorlijk succesvol, wat de belofte van deze richting bevestigt.

Elektrochemische generatoren

Dit zijn brandstofcellen die ook op waterstof werken. Brandstof wordt doorgegevenpolymeermembranen met een speciale stof - een katalysator. Als gevolg van een chemische reactie met zuurstof wordt waterstof zelf omgezet in water, waarbij tijdens de verbranding chemische energie vrijkomt, die in elektrische energie verandert.

Brandstofcelmotoren worden gekenmerkt door het hoogste rendement (meer dan 70%), dat twee keer zo hoog is als dat van conventionele energiecentrales. Bovendien zijn ze gebruiksvriendelijk, stil tijdens gebruik en niet veeleisend om te repareren.

Tot voor kort hadden brandstofcellen een beperkte reikwijdte, bijvoorbeeld in ruimteonderzoek. Maar nu wordt actief gewerkt aan de introductie van elektrochemische generatoren in de meeste economisch ontwikkelde landen, waaronder Japan de eerste plaats inneemt. Het totale vermogen van deze eenheden in de wereld wordt gemeten in miljoenen kW. New York en Tokio hebben bijvoorbeeld al energiecentrales die dergelijke cellen gebruiken, en de Duitse autofabrikant Daimler-Benz was de eerste die een werkend prototype van een auto maakte met een motor die volgens dit principe werkt.

Gecontroleerde thermonucleaire fusie

Er wordt al tientallen jaren onderzoek gedaan op het gebied van thermonucleaire energie. Atoomenergie is gebaseerd op de reactie van kernsplijting en thermonucleaire energie is gebaseerd op het omgekeerde proces - de kernen van waterstofisotopen (deuterium, tritium) fuseren. Bij kernverbranding van 1 kg deuterium is de hoeveelheid energie die vrijkomt 10 miljoen keer groter dan die uit steenkool. Het resultaat is werkelijk indrukwekkend! Dat is de reden waarom thermonucleaire energie wordt beschouwd als een van de meest veelbelovende gebieden bij het oplossen van de wereldwijde problemenenergietekort.

Prognoses

Vandaag zijn er verschillende scenario's voor de ontwikkeling van de situatie in de mondiale energiesector in de toekomst. Volgens sommigen van hen zal tegen 2060 het wereldwijde energieverbruik in olie-equivalent toenemen tot 20 miljard ton. Tegelijkertijd zullen de ontwikkelingslanden in termen van consumptie de ontwikkelde landen inhalen.

Tegen het midden van de 21e eeuw zou de hoeveelheid fossiele energiebronnen aanzienlijk moeten afnemen, maar het aandeel van hernieuwbare energiebronnen, met name wind-, zonne-, geothermische en getijdenbronnen, zal toenemen.