Tatizo la nishati ya mwanadamu na njia za kulitatua

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Tatizo la nishati ya mwanadamu kila mwaka linazidi kuenea. Hii ni kutokana na ukuaji wa idadi ya watu duniani na maendeleo makubwa ya teknolojia, ambayo husababisha kiwango cha kuongezeka kwa matumizi ya nishati. Licha ya matumizi ya nyuklia, mbadala na nguvu ya maji, watu wanaendelea kutoa sehemu kubwa ya mafuta kutoka kwa matumbo ya Dunia. Mafuta, gesi asilia na makaa ya mawe ni rasilimali za nishati asilia zisizoweza kurejeshwa, na kufikia sasa hifadhi zao zimepunguzwa hadi kiwango muhimu.

Mwanzo wa mwisho

Utandawazi wa tatizo la nishati ya wanadamu ulianza katika miaka ya 70 ya karne iliyopita, wakati enzi ya mafuta ya bei nafuu ilipoisha. Uhaba na kupanda kwa kasi kwa bei ya aina hii ya mafuta kulizua mgogoro mkubwa katika uchumi wa dunia. Na ingawa gharama yake imepungua kwa muda, kiasi kinapungua kwa kasi, hivyo tatizo la nishati na malighafi.ubinadamu unazidi kuwa mkali.

Kwa mfano tu katika kipindi cha miaka ya 60 hadi 80 ya karne ya ishirini, kiwango cha uzalishaji wa makaa ya mawe duniani kilikuwa 40%, mafuta - 75%, gesi asilia - 80% ya jumla ya rasilimali hizi. imetumika tangu mwanzo wa karne.

Licha ya ukweli kwamba uhaba wa mafuta ulianza katika miaka ya 70 na ikawa kwamba tatizo la nishati ni tatizo la kimataifa kwa wanadamu, utabiri haukutoa ongezeko la matumizi yake. Ilipangwa kuwa ifikapo mwaka 2000 kiasi cha uchimbaji wa madini kingeongezeka mara 3. Baadaye, bila shaka, mipango hii ilipunguzwa, lakini kutokana na unyonyaji mbaya sana wa rasilimali uliodumu kwa miongo kadhaa, leo imetoweka kabisa.

Sehemu kuu za kijiografia za shida ya nishati ya mwanadamu

Mojawapo ya sababu za kuongezeka kwa uhaba wa mafuta ni kuongezeka kwa masharti ya uchimbaji wake na, kwa sababu hiyo, kupanda kwa gharama ya mchakato huu. Ikiwa miongo michache iliyopita rasilimali za asili ziliweka juu ya uso, leo tunapaswa kuongeza mara kwa mara kina cha migodi, gesi na visima vya mafuta. Hali ya uchimbaji madini na kijiolojia ya kutokea kwa rasilimali za nishati katika maeneo ya zamani ya kiviwanda ya Amerika Kaskazini, Ulaya Magharibi, Urusi na Ukraini imezorota sana.

Kwa kuzingatia vipengele vya kijiografia vya matatizo ya nishati na malighafi ya wanadamu, lazima isemwe kuwa suluhisho lao liko katika kupanua mipaka ya rasilimali. Haja ya kujifunza mpyamaeneo yenye madini nyepesi na hali ya kijiolojia. Hivyo, gharama ya uzalishaji wa mafuta inaweza kupunguzwa. Hata hivyo, inapaswa kuzingatiwa kuwa nguvu ya jumla ya mtaji wa kuchimba rasilimali za nishati katika maeneo mapya kwa kawaida huwa juu zaidi.

Mambo ya kiuchumi na kisiasa ya kijiografia ya matatizo ya nishati na malighafi ya wanadamu

Kupungua kwa akiba ya mafuta asilia kumesababisha ushindani mkali katika nyanja za kiuchumi, kisiasa na kijiografia. Mashirika makubwa ya mafuta yanahusika katika mgawanyiko wa rasilimali za mafuta na nishati na ugawaji upya wa nyanja za ushawishi katika tasnia hii, ambayo husababisha kushuka kwa bei mara kwa mara katika soko la dunia la gesi, makaa ya mawe na mafuta. Kuyumba kwa hali hiyo kunazidisha sana shida ya nishati ya mwanadamu.

Usalama wa nishati duniani

Dhana hii ilianza kutumika mwanzoni mwa karne ya 21. Kanuni za mkakati wa usalama kama huo hutoa usambazaji wa nishati unaotegemewa, wa muda mrefu na unaokubalika kimazingira, bei ambayo itahalalishwa na inafaa nchi zinazosafirisha na kuagiza mafuta.

Utekelezaji wa mkakati huu unawezekana iwapo tu sababu za tatizo la nishati kwa wanadamu zimeondolewa na hatua za vitendo zinalenga kuupatia uchumi wa dunia nishati asilia na nishati kutoka vyanzo mbadala. Zaidi ya hayo, tahadhari maalum inapaswa kulipwa kwa maendeleo ya nishati mbadala.

Sera ya kuokoa nishati

Wakati wa mafuta ya bei nafuu, nchi nyingi duniani zimekuza uchumi unaotumia rasilimali nyingi. Kwanza kabisa, jambo hili lilizingatiwa katika majimbo yenye rasilimali nyingi za madini. Orodha hiyo iliongoza kwa Umoja wa Kisovyeti, Marekani, Kanada, China na Australia. Wakati huo huo, kiasi cha matumizi sawa ya mafuta katika USSR ilikuwa kubwa mara kadhaa kuliko Amerika.

Hali hii ya mambo ilihitaji kuanzishwa kwa haraka kwa sera za kuokoa nishati katika sekta ya ndani, viwanda, uchukuzi na sekta nyinginezo za uchumi. Kwa kuzingatia masuala yote ya nishati na matatizo ya malighafi ya wanadamu, teknolojia zinazolenga kupunguza nguvu maalum ya Pato la Taifa la nchi hizi zilianza kuendelezwa na kutekelezwa, na muundo mzima wa uchumi wa uchumi wa dunia ulikuwa unajengwa upya.

Mafanikio na kushindwa

Mafanikio makubwa zaidi katika nyanja ya uhifadhi wa nishati yamefikiwa na nchi zilizoendelea kiuchumi za Magharibi. Katika miaka 15 ya kwanza, waliweza kupunguza nguvu ya nishati ya Pato lao la Taifa kwa 1/3, ambayo ilisababisha kupunguzwa kwa sehemu yao katika matumizi ya nishati duniani kutoka asilimia 60 hadi 48. Hadi sasa, hali hii inaendelea, huku ukuaji wa Pato la Taifa katika nchi za Magharibi ukizidi kuongezeka kwa matumizi ya mafuta.

Hali ni mbaya zaidi katika Ulaya ya Kati na Mashariki, Uchina na nchi za CIS. Nguvu ya nishati ya uchumi wao inapungua polepole sana. Lakini viongozi wa upinzani wa kiuchumi ni nchi zinazoendelea. Kwa mfano, katika nchi nyingi za Afrika na Asiaupotevu wa mafuta yanayohusiana (gesi asilia na mafuta) ni kati ya asilimia 80 hadi 100.

Halisi na matarajio

Tatizo la nishati ya mwanadamu na njia za kulitatua leo ni jambo la kusumbua ulimwengu mzima. Ili kuboresha hali iliyopo, ubunifu mbalimbali wa kiufundi na kiteknolojia unaletwa. Ili kuokoa nishati, vifaa vya viwandani na manispaa vinaboreshwa, magari yanayotumia mafuta mengi yanatengenezwa, n.k.

Miongoni mwa hatua za msingi za uchumi mkuu ni mabadiliko ya taratibu katika muundo wa matumizi ya gesi, makaa ya mawe na mafuta kwa matarajio ya kuongeza mgao wa rasilimali za nishati zisizo asilia na mbadala.

Ili kutatua kwa mafanikio tatizo la nishati ya mwanadamu, ni muhimu kulipa kipaumbele maalum kwa maendeleo na utekelezaji wa kimsingi teknolojia mpya zinazopatikana katika hatua ya sasa ya mapinduzi ya kisayansi na kiteknolojia.

Sekta ya nishati ya nyuklia

Mojawapo ya maeneo yanayotia matumaini katika nyanja ya usambazaji wa nishati ni nishati ya nyuklia. Katika baadhi ya nchi zilizoendelea, vinu vya nyuklia vya kizazi kipya tayari vimeanza kutumika. Wanasayansi wa nyuklia kwa mara nyingine tena wanajadili kikamilifu mada ya vinuni vinavyoendeshwa na nyuroni za haraka, ambazo, kama ilivyodhaniwa hapo awali, zitakuwa wimbi jipya na lenye ufanisi zaidi la nishati ya nyuklia. Hata hivyo, uendelezaji wao ulikatishwa, lakini sasa suala hili limekuwa muhimu tena.

Kutumia jenereta za MHD

Ugeuzaji wa moja kwa moja wa nishati ya joto kuwa umeme bila boilers na turbine za mvuke huruhusukufanya jenereta za magnetohydrodynamic. Maendeleo ya mwelekeo huu wa kuahidi ulianza mapema miaka ya 70 ya karne iliyopita. Mnamo 1971, majaribio ya kwanza ya MHD ya kiviwanda yenye uwezo wa kW 25,000 ilizinduliwa huko Moscow.

Faida kuu za jenereta za magnetohydrodynamic ni:

• ufanisi wa hali ya juu;
• mazingira (hakuna uchafuzi unaodhuru katika angahewa);
• kuanza papo hapo.

Cryogenic turbogenerator

Kanuni ya utendakazi wa jenereta ya cryogenic ni kwamba rota inapozwa na heliamu ya kioevu, ambayo husababisha athari ya upitishaji bora. Faida zisizopingika za kitengo hiki ni pamoja na ufanisi wa juu, uzani wa chini na vipimo.

Mfano wa majaribio wa turbogenerator cryogenic iliundwa huko nyuma katika enzi ya Usovieti, na sasa maendeleo kama hayo yanaendelea nchini Japani, Marekani na nchi nyingine zilizoendelea.

Hidrojeni

Matumizi ya hidrojeni kama mafuta yana matarajio makubwa. Kulingana na wataalamu wengi, teknolojia hii itasaidia kutatua shida muhimu zaidi za ulimwengu za wanadamu - shida ya nishati na malighafi. Kwanza kabisa, mafuta ya hidrojeni yatakuwa mbadala kwa rasilimali za nishati asilia katika uhandisi wa mitambo. Gari la kwanza la hidrojeni liliundwa na kampuni ya Kijapani Mazda nyuma katika miaka ya 90 ya mapema; injini mpya ilitengenezwa kwa ajili yake. Jaribio limefaulu kabisa, jambo ambalo linathibitisha ahadi ya mwelekeo huu.

Jenereta za kemikali za umeme

Hizi ni seli za mafuta ambazo pia hutumia hidrojeni. Mafuta hupitishwautando wa polymer na dutu maalum - kichocheo. Kama matokeo ya mmenyuko wa kemikali na oksijeni, hidrojeni yenyewe hubadilishwa kuwa maji, ikitoa nishati ya kemikali wakati wa mwako, ambayo hubadilika kuwa nishati ya umeme.

Injini za seli za mafuta zina sifa ya ufanisi wa juu zaidi (zaidi ya 70%), ambayo ni mara mbili ya mitambo ya umeme ya kawaida. Zaidi ya hayo, ni rahisi kutumia, kimya wakati wa operesheni na haitoi deni kukarabatiwa.

Hadi hivi majuzi, seli za mafuta zilikuwa na wigo finyu, kwa mfano katika utafiti wa anga. Lakini sasa kazi ya kuanzishwa kwa jenereta za electrochemical inafanywa kikamilifu katika nchi nyingi zilizoendelea kiuchumi, kati ya ambayo Japan inachukua nafasi ya kwanza. Nguvu ya jumla ya vitengo hivi ulimwenguni hupimwa kwa mamilioni ya kW. New York na Tokyo, kwa mfano, tayari wana mitambo ya kuzalisha umeme kwa kutumia seli kama hizo, na mtengenezaji wa magari wa Ujerumani Daimler-Benz alikuwa wa kwanza kuunda mfano wa kufanya kazi wa gari na injini inayofanya kazi kwa kanuni hii.

Muunganisho wa thermonuclear unaodhibitiwa

Kwa miongo kadhaa, utafiti umefanywa katika nyanja ya nishati ya thermonuclear. Nishati ya atomiki inategemea mmenyuko wa fission ya nyuklia, na nishati ya nyuklia inategemea mchakato wa nyuma - nuclei ya isotopu ya hidrojeni (deuterium, tritium) kuunganisha. Katika mchakato wa mwako wa nyuklia wa kilo 1 ya deuterium, kiasi cha nishati iliyotolewa ni mara milioni 10 zaidi kuliko ile iliyopatikana kutoka kwa makaa ya mawe. Matokeo yake ni ya kuvutia kweli! Ndiyo maana nishati ya nyuklia inachukuliwa kuwa mojawapo ya maeneo yenye matumaini katika kutatua matatizo ya kimataifa.upungufu wa nishati.

Utabiri

Leo kuna matukio mbalimbali ya maendeleo ya hali katika sekta ya nishati duniani katika siku zijazo. Kulingana na baadhi yao, kufikia 2060 matumizi ya nishati ya kimataifa katika mafuta sawa yataongezeka hadi tani bilioni 20. Wakati huo huo, katika suala la matumizi, nchi zinazoendelea zitapita zile zilizoendelea.

Kufikia katikati ya karne ya 21, kiasi cha vyanzo vya nishati ya visukuku kinapaswa kupungua kwa kiasi kikubwa, lakini sehemu ya vyanzo vya nishati mbadala, hasa vyanzo vya upepo, jua, jotoardhi na mawimbi, itaongezeka.