Masalah tenaga manusia dan cara untuk menyelesaikannya

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Masalah tenaga manusia setiap tahun semakin berleluasa. Ini disebabkan oleh pertumbuhan penduduk dunia dan perkembangan teknologi yang intensif, yang membawa kepada tahap penggunaan tenaga yang sentiasa meningkat. Walaupun menggunakan nuklear, alternatif dan kuasa hidro, orang ramai terus mengeluarkan bahagian terbesar bahan api dari perut Bumi. Minyak, gas asli dan arang batu ialah sumber tenaga asli yang tidak boleh diperbaharui, dan pada masa ini rizabnya telah dikurangkan ke tahap kritikal.

Awal akhir

Globalisasi masalah tenaga manusia bermula pada 70-an abad yang lalu, apabila era minyak murah berakhir. Kekurangan dan kenaikan mendadak harga bahan api jenis ini mencetuskan krisis yang serius dalam ekonomi global. Dan walaupun kosnya telah menurun dari semasa ke semasa, jumlahnya semakin berkurangan, jadi masalah tenaga dan bahan mentahkemanusiaan semakin tajam.

Sebagai contoh, hanya dalam tempoh dari 60-an hingga 80-an abad kedua puluh, jumlah pengeluaran arang batu dunia adalah 40%, minyak - 75%, gas asli - 80% daripada jumlah keseluruhan sumber-sumber ini digunakan sejak awal abad.

Walaupun kekurangan bahan api bermula pada tahun 70-an dan ternyata masalah tenaga adalah masalah global bagi manusia, ramalan tidak menyediakan peningkatan dalam penggunaannya. Menjelang tahun 2000, jumlah pengekstrakan mineral akan meningkat 3 kali ganda. Selepas itu, sudah tentu, rancangan ini telah dikurangkan, tetapi akibat daripada eksploitasi sumber yang sangat membazir yang berlangsung selama beberapa dekad, hari ini ia boleh dikatakan hilang.

Aspek geografi utama masalah tenaga manusia

Salah satu sebab kekurangan bahan api yang semakin meningkat adalah keadaan yang memburukkan untuk pengekstrakannya dan, akibatnya, kenaikan kos proses ini. Jika beberapa dekad yang lalu sumber asli terletak di permukaan, hari ini kita perlu sentiasa meningkatkan kedalaman lombong, telaga gas dan minyak. Keadaan perlombongan dan geologi berlakunya sumber tenaga di kawasan perindustrian lama di Amerika Utara, Eropah Barat, Rusia dan Ukraine telah semakin merosot dengan ketara.

Memandangkan aspek geografi masalah tenaga dan bahan mentah manusia, mesti dikatakan bahawa penyelesaian mereka terletak pada memperluaskan sempadan sumber. Perlu belajar barukawasan dengan perlombongan dan keadaan geologi yang lebih ringan. Oleh itu, kos pengeluaran bahan api dapat dikurangkan. Walau bagaimanapun, perlu diambil kira bahawa keamatan modal keseluruhan untuk mengekstrak sumber tenaga di tempat baharu biasanya jauh lebih tinggi.

Aspek ekonomi dan geopolitik masalah tenaga dan bahan mentah umat manusia

Kehabisan rizab bahan api semula jadi telah menyebabkan persaingan sengit dalam bidang ekonomi, politik dan geopolitik. Syarikat bahan api gergasi terlibat dalam pembahagian sumber bahan api dan tenaga dan pengagihan semula sfera pengaruh dalam industri ini, yang membawa kepada turun naik harga yang berterusan dalam pasaran dunia untuk gas, arang batu dan minyak. Ketidakstabilan keadaan memburukkan lagi masalah tenaga manusia.

Keselamatan tenaga global

Konsep ini mula digunakan pada awal abad ke-21. Prinsip strategi keselamatan sedemikian menyediakan bekalan tenaga yang boleh dipercayai, jangka panjang dan boleh diterima oleh alam sekitar, harga yang wajar dan sesuai dengan negara pengeksport dan pengimport bahan api.

Pelaksanaan strategi ini hanya mungkin jika punca masalah tenaga manusia dihapuskan dan langkah-langkah praktikal bertujuan untuk terus menyediakan ekonomi dunia dengan bahan api tradisional dan tenaga daripada sumber alternatif. Selain itu, perhatian khusus harus diberikan kepada pembangunan tenaga alternatif.

Dasar penjimatan tenaga

Dalam masa bahan api murah, banyak negara di dunia telah membangunkan ekonomi yang sangat intensif sumber. Pertama sekali, fenomena ini diperhatikan di negeri yang kaya dengan sumber mineral. Senarai itu didahului oleh Kesatuan Soviet, Amerika Syarikat, Kanada, China dan Australia. Pada masa yang sama, jumlah penggunaan bahan api yang setara di USSR adalah beberapa kali lebih besar daripada di Amerika.

Keadaan ini memerlukan pengenalan segera dasar penjimatan tenaga dalam sektor domestik, perindustrian, pengangkutan dan lain-lain ekonomi. Dengan mengambil kira semua aspek masalah tenaga dan bahan mentah manusia, teknologi yang bertujuan untuk mengurangkan intensiti tenaga khusus KDNK negara-negara ini mula dibangunkan dan dilaksanakan, dan keseluruhan struktur ekonomi ekonomi dunia sedang dibina semula.

Kejayaan dan kegagalan

Kejayaan paling ketara dalam bidang penjimatan tenaga telah dicapai oleh negara-negara Barat yang maju dari segi ekonomi. Dalam 15 tahun pertama, mereka berjaya mengurangkan keamatan tenaga KDNK mereka sebanyak 1/3, yang membawa kepada pengurangan bahagian mereka dalam penggunaan tenaga dunia daripada 60 kepada 48 peratus. Sehingga kini, aliran ini berterusan, dengan pertumbuhan KDNK di Barat mengatasi penggunaan bahan api yang semakin meningkat.

Keadaan lebih teruk di Eropah Tengah dan Timur, China dan negara-negara CIS. Keamatan tenaga ekonomi mereka merosot dengan sangat perlahan. Tetapi pemimpin anti-penarafan ekonomi adalah negara membangun. Sebagai contoh, di kebanyakan negara Afrika dan Asiakehilangan bahan api yang berkaitan (gas asli dan minyak) berjulat antara 80 hingga 100 peratus.

Realiti dan prospek

Masalah tenaga manusia dan cara untuk menyelesaikannya hari ini membimbangkan seluruh dunia. Bagi memperbaiki keadaan sedia ada, pelbagai inovasi teknikal dan teknologi sedang diperkenalkan. Untuk menjimatkan tenaga, peralatan perindustrian dan perbandaran sedang ditambah baik, lebih banyak kereta jimat bahan api sedang dihasilkan, dsb.

Antara langkah makroekonomi utama ialah perubahan beransur-ansur dalam struktur penggunaan gas, arang batu dan minyak dengan prospek meningkatkan bahagian sumber tenaga bukan tradisional dan boleh diperbaharui.

Untuk berjaya menyelesaikan masalah tenaga manusia, adalah perlu untuk memberi perhatian khusus kepada pembangunan dan pelaksanaan asas teknologi baharu yang tersedia pada peringkat revolusi saintifik dan teknologi sekarang.

Industri tenaga nuklear

Salah satu bidang yang paling menjanjikan dalam bidang bekalan tenaga ialah tenaga nuklear. Di sesetengah negara maju, reaktor nuklear generasi baharu telah pun mula beroperasi. Para saintis nuklear sekali lagi aktif membincangkan topik reaktor yang dikuasakan oleh neuron pantas, yang, seperti yang pernah dibayangkan, akan menjadi gelombang tenaga nuklear yang baru dan lebih cekap. Walau bagaimanapun, pembangunan mereka telah dihentikan, tetapi kini isu ini menjadi relevan semula.

Menggunakan penjana MHD

Penukaran terus tenaga haba kepada elektrik tanpa dandang stim dan turbin membolehkanmelaksanakan penjana magnetohidrodinamik. Perkembangan arah yang menjanjikan ini bermula pada awal 70-an abad yang lalu. Pada tahun 1971, MHD industri perintis pertama dengan kapasiti 25,000 kW telah dilancarkan di Moscow.

Kelebihan utama penjana magnetohidrodinamik ialah:

• kecekapan tinggi;
• alam sekitar (tiada pelepasan berbahaya ke atmosfera);
• permulaan segera.

Penjana turbo kriogenik

Prinsip operasi penjana kriogenik ialah pemutar disejukkan oleh helium cecair, yang menghasilkan kesan superkonduktiviti. Kelebihan unit ini yang tidak dapat dipertikaikan termasuk kecekapan tinggi, berat rendah dan dimensi.

Prototaip perintis turbogenerator kriogenik telah dicipta pada zaman Soviet, dan kini perkembangan serupa sedang dijalankan di Jepun, Amerika Syarikat dan negara maju yang lain.

Hidrogen

Penggunaan hidrogen sebagai bahan api mempunyai prospek yang hebat. Menurut ramai pakar, teknologi ini akan membantu menyelesaikan masalah global yang paling penting bagi manusia - masalah tenaga dan bahan mentah. Pertama sekali, bahan api hidrogen akan menjadi alternatif kepada sumber tenaga semula jadi dalam kejuruteraan mekanikal. Kereta hidrogen pertama dicipta oleh syarikat Jepun Mazda pada awal 90-an; enjin baharu telah dibangunkan untuknya. Percubaan ternyata agak berjaya, yang mengesahkan janji arah ini.

Penjana elektrokimia

Ini adalah sel bahan api yang turut menggunakan hidrogen. Bahan api disalurkanmembran polimer dengan bahan khas - mangkin. Hasil daripada tindak balas kimia dengan oksigen, hidrogen itu sendiri ditukar menjadi air, membebaskan tenaga kimia semasa pembakaran, yang bertukar menjadi tenaga elektrik.

Enjin sel bahan api dicirikan oleh kecekapan tertinggi (lebih 70%), iaitu dua kali ganda loji kuasa konvensional. Selain itu, ia mudah digunakan, senyap semasa operasi dan tidak memerlukan pembaikan.

Sehingga baru-baru ini, sel bahan api mempunyai skop yang sempit, contohnya dalam penyelidikan angkasa lepas. Tetapi kini kerja pada pengenalan penjana elektrokimia sedang giat dijalankan di kebanyakan negara maju dari segi ekonomi, di antaranya Jepun menduduki tempat pertama. Jumlah kuasa unit ini di dunia diukur dalam berjuta-juta kW. New York dan Tokyo, sebagai contoh, sudah mempunyai loji kuasa menggunakan sel sedemikian, dan pembuat kereta Jerman Daimler-Benz adalah yang pertama mencipta prototaip kereta yang berfungsi dengan enjin yang berfungsi berdasarkan prinsip ini.

Penyatuan termonuklear terkawal

Selama beberapa dekad, penyelidikan telah dijalankan dalam bidang tenaga termonuklear. Tenaga atom adalah berdasarkan tindak balas pembelahan nuklear, dan tenaga termonuklear adalah berdasarkan proses terbalik - nukleus isotop hidrogen (deuterium, tritium) bergabung. Dalam proses pembakaran nuklear 1 kg deuterium, jumlah tenaga yang dikeluarkan adalah 10 juta kali lebih besar daripada yang diperoleh daripada arang batu. Hasilnya benar-benar mengagumkan! Itulah sebabnya tenaga termonuklear dianggap sebagai salah satu bidang yang paling menjanjikan dalam menyelesaikan masalah globaldefisit tenaga.

Ramalan

Hari ini terdapat pelbagai senario untuk perkembangan situasi dalam sektor tenaga global pada masa hadapan. Menurut sebahagian daripada mereka, menjelang 2060 penggunaan tenaga global dalam setara minyak akan meningkat kepada 20 bilion tan. Pada masa yang sama, dari segi penggunaan, negara membangun akan mengatasi negara maju.

Menjelang pertengahan abad ke-21, jumlah sumber tenaga fosil akan berkurangan dengan ketara, tetapi bahagian sumber tenaga boleh diperbaharui, khususnya sumber angin, suria, geoterma dan pasang surut, akan meningkat.