O problema energético da humanidade e formas de resolvê-lo

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

O problema de energia da humanidade a cada ano se torna cada vez mais difundido. Isso se deve ao crescimento da população mundial e ao intenso desenvolvimento da tecnologia, que leva a um nível de consumo de energia em constante crescimento. Apesar do uso de energia nuclear, alternativa e hidrelétrica, as pessoas continuam a extrair a maior parte do combustível das entranhas da Terra. Petróleo, gás natural e carvão são recursos energéticos naturais não renováveis, e agora suas reservas foram reduzidas a um nível crítico.

Começo do fim

A globalização do problema energético da humanidade começou na década de 70 do século passado, quando terminou a era do petróleo barato. A escassez e a alta acentuada do preço desse tipo de combustível provocaram uma grave crise na economia mundial. E embora seu custo tenha diminuído ao longo do tempo, os volumes estão diminuindo constantemente, então o problema de energia e matérias-primasa humanidade está ficando mais afiada.

Por exemplo, apenas no período das décadas de 60 a 80 do século XX, o volume mundial de produção de carvão foi de 40%, petróleo - 75%, gás natural - 80% do volume total desses recursos usado desde o início do século.

Apesar da escassez de combustível ter começado na década de 70 e constatado que o problema da energia é um problema global para a humanidade, as previsões não previam um aumento do seu consumo. Previa-se que até o ano 2000 o volume de extração de minerais aumentaria 3 vezes. Posteriormente, é claro, esses planos foram reduzidos, mas como resultado da exploração extremamente perdulária de recursos que durou décadas, hoje eles praticamente se foram.

Os principais aspectos geográficos do problema energético da humanidade

Um dos motivos da crescente escassez de combustível é o agravamento das condições para sua extração e, consequentemente, o aumento do custo desse processo. Se há algumas décadas os recursos naturais estavam na superfície, hoje temos que aumentar constantemente a profundidade das minas, gás e poços de petróleo. As condições de mineração e geológicas da ocorrência de recursos energéticos nas antigas regiões industriais da América do Norte, Europa Ocidental, Rússia e Ucrânia deterioraram-se especialmente visivelmente.

Dados os aspectos geográficos dos problemas de energia e matérias-primas da humanidade, deve-se dizer que sua solução está na expansão das fronteiras de recursos. Precisa aprender novoáreas com mineração e condições geológicas mais leves. Assim, o custo de produção de combustível pode ser reduzido. No entanto, deve-se levar em consideração que a intensidade de capital geral da extração de recursos energéticos em novos locais geralmente é muito maior.

Aspectos econômicos e geopolíticos dos problemas de energia e matérias-primas da humanidade

O esgotamento das reservas de combustíveis naturais levou a uma competição acirrada nas esferas econômica, política e geopolítica. As gigantescas corporações de combustíveis estão envolvidas na divisão de recursos de combustível e energia e na redistribuição de esferas de influência nesta indústria, o que leva a constantes flutuações de preços no mercado mundial de gás, carvão e petróleo. A instabilidade da situação agrava seriamente o problema energético da humanidade.

Segurança energética global

Este conceito entrou em uso no início do século XXI. Os princípios da estratégia de tal segurança prevêem um fornecimento de energia confiável, de longo prazo e ambientalmente aceitável, cujos preços serão justificados e adequados aos países exportadores e importadores de combustível.

A implementação desta estratégia só é possível se as causas do problema energético da humanidade forem eliminadas e medidas práticas forem destinadas a fornecer ainda mais à economia mundial tanto combustíveis tradicionais como energia de fontes alternativas. Além disso, atenção especial deve ser dada ao desenvolvimento de energias alternativas.

Política de economia de energia

Durante o tempo do combustível barato, muitos países do mundo desenvolveram uma economia muito intensiva em recursos. Em primeiro lugar, esse fenômeno foi observado em estados ricos em recursos minerais. A lista foi liderada pela União Soviética, EUA, Canadá, China e Austrália. Ao mesmo tempo, o volume de consumo de combustível equivalente na URSS foi várias vezes maior do que na América.

Este estado de coisas exigiu a introdução urgente de políticas de economia de energia nos setores doméstico, industrial, transporte e outros da economia. Levando em conta todos os aspectos dos problemas energéticos e de matérias-primas da humanidade, tecnologias destinadas a reduzir a intensidade energética específica do PIB desses países começaram a ser desenvolvidas e implementadas, e toda a estrutura econômica da economia mundial estava sendo reconstruída.

Sucessos e fracassos

Os sucessos mais notáveis no campo da conservação de energia foram alcançados pelos países economicamente desenvolvidos do Ocidente. Nos primeiros 15 anos, eles conseguiram reduzir a intensidade energética de seu PIB em 1/3, o que levou a uma redução de sua participação no consumo mundial de energia de 60 para 48%. Até o momento, essa tendência continua, com o crescimento do PIB no Ocidente superando o crescente consumo de combustível.

A situação é muito pior na Europa Central e Oriental, na China e nos países da CEI. A intensidade energética de sua economia está diminuindo muito lentamente. Mas os líderes do antirating econômico são os países em desenvolvimento. Por exemplo, na maioria dos países africanos e asiáticosas perdas de combustível associado (gás natural e petróleo) variam de 80 a 100 por cento.

Realidades e perspectivas

O problema energético da humanidade e as formas de resolvê-lo hoje preocupam o mundo inteiro. Para melhorar a situação existente, várias inovações técnicas e tecnológicas estão sendo introduzidas. Para economizar energia, equipamentos industriais e municipais estão sendo melhorados, carros mais econômicos estão sendo produzidos, etc.

Entre as principais medidas macroeconômicas está uma mudança gradual na própria estrutura de consumo de gás, carvão e petróleo com perspectiva de aumentar a participação de recursos energéticos não tradicionais e renováveis.

Para resolver com sucesso o problema energético da humanidade, é necessário prestar atenção especial ao desenvolvimento e implementação de tecnologias fundamentalmente novas disponíveis no estágio atual da revolução científica e tecnológica.

Indústria de energia nuclear

Uma das áreas mais promissoras no campo do fornecimento de energia é a energia nuclear. Em alguns países desenvolvidos, reatores nucleares de nova geração já foram colocados em operação. Os cientistas nucleares estão mais uma vez discutindo ativamente o tema dos reatores alimentados por neurônios rápidos, que, como já foi previsto, se tornarão uma nova e muito mais eficiente onda de energia nuclear. No entanto, seu desenvolvimento foi descontinuado, mas agora esse problema se tornou relevante novamente.

Usando geradores MHD

A conversão direta de energia térmica em eletricidade sem caldeiras a vapor e turbinas permiterealizar geradores magnetohidrodinâmicos. O desenvolvimento dessa direção promissora começou no início dos anos 70 do século passado. Em 1971, o primeiro MHD piloto-industrial com capacidade de 25.000 kW foi lançado em Moscou.

As principais vantagens dos geradores magnetohidrodinâmicos são:

• alta eficiência;
• ambiental (sem emissões nocivas para a atmosfera);
• início instantâneo.

Turbogerador criogênico

O princípio de funcionamento de um gerador criogênico é que o rotor é resfriado por hélio líquido, o que resulta no efeito de supercondutividade. As vantagens indiscutíveis desta unidade incluem alta eficiência, baixo peso e dimensões.

Um protótipo piloto de um turbogerador criogênico foi criado na era soviética, e agora desenvolvimentos semelhantes estão em andamento no Japão, EUA e outros países desenvolvidos.

Hidrogênio

O uso do hidrogênio como combustível tem grandes perspectivas. Segundo muitos especialistas, esta tecnologia ajudará a resolver os problemas globais mais importantes da humanidade - o problema da energia e das matérias-primas. Em primeiro lugar, o combustível de hidrogênio se tornará uma alternativa aos recursos naturais de energia na engenharia mecânica. O primeiro carro a hidrogênio foi criado pela empresa japonesa Mazda no início dos anos 90; um novo motor foi desenvolvido para ele. O experimento se mostrou bastante bem-sucedido, o que confirma a promessa dessa direção.

Geradores eletroquímicos

São células de combustível que também funcionam com hidrogênio. O combustível passamembranas de polímero com uma substância especial - um catalisador. Como resultado de uma reação química com o oxigênio, o próprio hidrogênio é convertido em água, liberando energia química durante a combustão, que se transforma em energia elétrica.

Os motores a célula de combustível são caracterizados pela mais alta eficiência (mais de 70%), que é o dobro das usinas convencionais. Além disso, eles são fáceis de usar, silenciosos durante a operação e não exigem reparos.

Até recentemente, as células de combustível tinham um escopo estreito, por exemplo, na pesquisa espacial. Mas agora o trabalho na introdução de geradores eletroquímicos está sendo realizado ativamente na maioria dos países economicamente desenvolvidos, entre os quais o Japão ocupa o primeiro lugar. A potência total dessas unidades no mundo é medida em milhões de kW. Nova York e Tóquio, por exemplo, já possuem usinas de energia usando essas células, e a montadora alemã Daimler-Benz foi a primeira a criar um protótipo funcional de um carro com motor que funciona com esse princípio.

Fusão termonuclear controlada

Há várias décadas, pesquisas são realizadas no campo da energia termonuclear. A energia atômica é baseada na reação da fissão nuclear, e a energia termonuclear é baseada no processo inverso - os núcleos dos isótopos de hidrogênio (deutério, trítio) se fundem. No processo de combustão nuclear de 1 kg de deutério, a quantidade de energia liberada é 10 milhões de vezes maior que a obtida a partir do carvão. O resultado é realmente impressionante! É por isso que a energia termonuclear é considerada uma das áreas mais promissoras na solução dos problemas dedéficit de energia.

Previsões

Hoje existem vários cenários para o desenvolvimento da situação no setor energético global no futuro. Segundo alguns deles, até 2060 o consumo global de energia em óleo equivalente aumentará para 20 bilhões de toneladas. Ao mesmo tempo, em termos de consumo, os países em desenvolvimento ultrapassarão os desenvolvidos.

Em meados do século 21, a quantidade de fontes de energia fóssil deve diminuir significativamente, mas a participação de fontes de energia renovável, em particular as fontes eólica, solar, geotérmica e das marés, aumentará.