Обмеженість запасів органічних і мінеральних ресурсів

Ця глобальна проблема зв’язана насамперед з обмеженістю найважливіших органічних і мінерально-сировинних ресурсів планети. Вчені попереджають про можливе вичерпання відомих і доступних для використання запасів нафти і газу, а так само про виснаження інших найважливіших ресурсів: залізної і мідної руди, нікелю, марганцю, алюмінію, хрому і т.д.

У світі дійсно існує ряд природних обмежень. Так, якщо брати оцінку кількості палива по трьох категоріях: розвідані, можливі, ймовірні, то вугілля вистачить на 600 років, нафти - на 90, природного газу - на 50, урану - на 27 років. Іншими словами, усі види палива по всіх категоріях будуть спалені за 800 років. Уже зараз у ряді країн багаті родовища вироблені до кінця чи близькі до виснаження.

Якщо енерговиробництво буде рости сьогоднішніми темпами, то усі види використовуваного зараз палива будуть витрачені через 130 років, тобто на початку XXII ст.

І все ж таки навряд чи правомірно говорити про дефіцит природних ресурсів на нашій планеті. Людство втягнуло в господарський оборот меншу частину ресурсів Землі: глибина розрізів не перевищує 700 м, шахт - 2,5 км, свердловин - 10 тис. м. Нарешті, основні резерви заощадження ресурсів містяться у відсталій технології, через яку не використовується значна частина природних ресурсів. Так, використовувана нині технологія витягає не більш 30 - 40% потенційних запасів нафти, а коефіцієнт корисного використання добутих енергетичних ресурсів обмежений 30 - 35%.

Нафтова промисловість

Нафтова промисловість сьогодні це: сировина для нафтохімії у виробництві синтетичного каучуку, спиртів, поліетилену, поліпропілену, широкої гами різних пластмас і готових виробів з них, штучних тканин; джерело для вироблення моторних палив (бензину, гасу, дизельного і реактивного палив), олій і змащень, а також котельно-пічного палива (мазут), будівельних матеріалів (бітуми, гудрон, асфальт); сировина для одержання ряду білкових препаратів, використовуваних як добавки в корм худобі для стимуляції його росту.

Доведені запаси нафти у світі оцінюються в 140 млрд. т, а щорічний видобуток складає близько 3,5 млрд. т. Однак навряд чи варто пророкувати настання через 40 років глобальної кризи в зв’язку з вичерпанням нафти в надрах землі, адже економічна статистика оперує цифрами доведених запасів тобто запасів, що цілком розвідані, описані й обчислені. А це далеко не всі запаси планети. Навіть у межах багатьох розвіданих родовищ зберігаються невраховані чи не цілком враховані нафтоносні сектори, а скільки родовищ ще чекає своїх відкривачів.

Чим вищий попит на нафту, чим більше її добувають, тим більші капітали вливаються в галузь, тим активніше йде розвідка на нафту, тим більше людей, техніки, мозків утягується в розвідку і тим швидше відкриваються й описуються нові родовища. Крім того, удосконалювання техніки видобутку нафти дозволяє включати до складу запасів ту нафту, про наявність (і кількість) якої було раніше відомо, але дістати яку було не можна при технічному рівні минулих років. Звичайно, це не означає, що запаси нафти безмежні, але очевидно, що в людства є ще не одне десятиліття, щоб удосконалювати енергозберігаючі технології і вводити в оборот альтернативні джерела енергії.

Електроенергетика

Приблизно 1/4 усіх споживаних енергоресурсів приходиться на частку електроенергетики. Інші 3/4 приходяться на промислове і побутове тепло, на транспорт, металургійні і хімічні процеси.

Теплоенергетика в основному тверде паливо. Найпоширеніше тверде паливо нашої планети – вугілля. І з екологічної і з економічної точки зору метод прямого спалювання вугілля для одержання електроенергії не кращий спосіб використання твердого палива.

Енергетика забезпечує безперебійну роботу промисловості, сільського господарства, транспорту, комунальних господарств. Стабільний розвиток економіки неможливий без постійно розвиваючої енергетики.

Енергетична промисловість є частиною паливно-енергетичної промисловості і нерозривно зв'язана з іншою складовою цього гігантського господарського комплексу - паливною промисловістю.

З написаного ясно, що існують різні фактори, що обмежують потужність сонячної енергетики.

Одним із самих перспективних, на даний момент, методів рішення енергетичної проблеми - це використання альтернативних видів електроенергії.

Енергія рік

Багато тисячоліть вірно служить людині енергія, що знаходиться в поточній воді. Запаси її на Землі колосальні. Величезним акумулятором енергії служить Світовий океан, що поглинає велику її частину, що надходить від Сонця. Тут хлюпають хвилі, відбуваються припливи і відливи, виникають могутні океанські плини. Народжуються могутні ріки, що несуть величезні маси води в моря й океани. Раніш усього люди навчилися використовувати енергію рік.

Коли наступило золоте століття електрики, відбулося відродження водяного колеса, щоправда, вже в іншім обличчі - у виді водяної турбіни. Електричні генератори, що роблять енергію, необхідно було обертати, а це цілком успішно могла робити вода, тим більше що багатовіковий досвід у неї вже мався. Можна вважати, що сучасна гідроенергетика народилася в 1891 році.

Переваги гідроелектростанцій очевидні - постійно поновлюваний самою природою запас енергії, простота експлуатації, відсутність забруднення навколишнього середовища. Та й досвід будівлі й експлуатації водяних коліс міг би надати чималу допомогу гідроенергетикам. Однак будівля греблі великої гідроелектростанції виявилася задачею куди більш складної, чим будівля невеликої загати для обертання мірошницького колеса. Щоб привести в обертання могутні гідротурбіни, потрібно нагромадити за греблею величезний запас води. Для будівлі греблі потрібно укласти таку кількість матеріалів, що обсяг гігантських єгипетських пірамід у порівнянні з ним покажеться незначним. Тому на початку XX століття було побудовано усього кілька гідроелектростанцій.

Але поки людям служить лише невелика частина гідроенергетичного потенціалу землі. Щорічно величезні потоки води, що утворилися від дощів і танення снігів, стікають у моря невикористаними. Якби удалося затримати їх за допомогою гребель, людство одержало б додатково колосальну кількість енергії.

Атомна енергія

Відкриття випромінювання урану згодом стало ключем до енергетичних комор природи. Головним, що відразу ж зацікавило дослідників, було питання: відкіля береться енергія променів, що випускаються ураном, і чому уран завжди трішки тепліший навколишнього середовища? Під сумнів ставився або закон збереження енергії, або затверджений століттями принцип незмінності атомів? Величезна наукова сміливість була потрібна від учених, що переступили границі звичного, відмовилися від устояних представлень.

Такими сміливцями виявилися молоді вчені Ернест Резерфорд і Фредерик Содді. Два роки завзятої праці по вивченню радіоактивності привели їх до революційного по тим часам висновку: атоми деяких елементів піддаються розпаду, що супроводжується випромінюванням енергії в кількостях, величезних у порівнянні з енергією, що звільняється при звичайних молекулярних видозмінах.

Небаченими темпами розвивається сьогодні атомна енергетика.

У принципі енергетичний ядерний реактор улаштований досить просто - у ньому, так само як і в звичайному казані, вода перетворюється в пару. Для цього використовують енергію, що виділяється при ланцюговій реакції розпаду атомів урану чи іншого ядерного палива. На атомній електростанції немає величезного парового казана, що складається з тисяч кілометрів сталевих трубок, по яких при величезному тиску циркулює вода, перетворюючись в пару. Цю махину замінив невеликий ядерний реактор.

Найпоширеніший у даний час тип реактора водографітовий. Ще одна розповсюджена конструкція реакторів - так звані водо-водяні. У них вода не тільки відбирає тепло від твелів, але і служить сповільнювачем нейтронів замість графіту. Конструктори довели потужність таких реакторів до мільйона кіловатів. Могутні енергетичні агрегати встановлені на Запорізькій, Балаківській і інших атомних електростанціях.

Але все-таки майбутнє ядерної енергетики, очевидно, залишиться за третім типом реакторів, принцип роботи і конструкція яких запропоновані вченими, - реакторами на швидких нейтронах. Їх називають ще реакторами-розмножувачами. Звичайні реактори використовують уповільнені нейтрони, що викликають ланцюгову реакцію в досить рідкому ізотопі-урані-235, якого в природному урані усього біля одного відсотка. Саме тому приходиться будувати величезні заводи, на яких буквально просівають атоми урану, вибираючи з них атоми лише одного сорту урану-235. Інший уран у звичайних реакторах використовуватися не може. Виникає питання: а чи вистачить цього рідкого ізотопу урану на тривалий час чи ж людство знову зіштовхнеться з проблемою недостачі енергетичних ресурсів? Більше тридцяти років тому ця проблема була поставлена перед колективом лабораторії Фізико-енергетичного інституту.

Вона була вирішена. Керівником лабораторії Олександром Іллічем Лейпунським була запропонована конструкція реактора на швидких нейтронах. У 1955 році була побудована перша така установка.

Переваги реакторів на швидких нейтронах очевидні. У них для одержання енергії можна використовувати всі запаси природних урану і торія, а вони величезні - тільки у Світовому океані розчинено більш чотирьох мільярдів тон урану.

Але всі 450 атомні електростанції, що працюють зараз на планеті, не можуть створити погрозу, хоча б порівняну з погрозою, що виходить від 50 тисяч боєголовок.

Немає сумніву в тім, що атомна енергетика зайняла міцне місце в енергетичному балансі людства. Вона, безумовно, буде розвиватися і надалі, безвідмовно поставляючи настільки необхідну людям енергію. Однак знадобляться додаткові заходи по забезпеченню надійності атомних електростанцій, їхньої безаварійної роботи, а вчені й інженери зуміють знайти необхідні рішення.