Мировые энергетические ресурсы
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Мировые энергетические ресурсы – это предполагаемая максимальная мощность производства энергии с учетом всех имеющихся ресурсов на Земле . По типу их можно разделить на ископаемое топливо , ядерное топливо и возобновляемые ресурсы .
Ископаемое топливо [ править ]
Оставшиеся запасы ископаемого топлива оцениваются как: [1]
| Топливо | Доказанные запасы энергии в зеттаджоулях (ЗДж) на конец 2009 г. |
|---|---|
| Уголь | 19.8 |
| Газ | 36.4 |
| Масло | 8.9 |
Это доказанные энергетические запасы; реальные резервы могут быть в четыре и более раз больше. Эти цифры весьма неопределенны. Оценка остатков ископаемого топлива на планете зависит от детального понимания земной коры. Благодаря современным технологиям бурения мы можем бурить скважины на глубину до 3 км для проверки точного геологического состава; но половина океана находится глубже 3 км, оставляя около трети планеты вне досягаемости детального анализа.
Существует неопределенность не только в общем объеме запасов, но и в том, какая часть из них может быть извлечена с прибылью по технологическим, экономическим и политическим причинам, таким как доступность месторождений ископаемых, уровень серы и других загрязняющих веществ в нефти и уголь, транспортные расходы и социальная нестабильность в добывающих регионах. Как правило, самые доступные месторождения – это те, которые добываются первыми.
Уголь [ править ]
Уголь является наиболее распространенным и сжигаемым ископаемым топливом. Это было топливо, которое положило начало промышленной революции, и его использование продолжало расти; Китай, в котором уже есть многие из самых загрязненных городов мира, [2] в 2007 году строил около двух угольных электростанций каждую неделю. [3] [4] Большие запасы угля сделают его популярным кандидатом для удовлетворения энергетических потребностей мирового сообщества, если не считать проблем глобального потепления и других загрязнителей. [5]
Природный газ [ править ]
Природный газ является широко доступным ископаемым топливом, его запасы составляют около 850 000 км. 3 извлекаемых запасов и, по крайней мере, гораздо больше, используя усовершенствованные методы добычи сланцевого газа. Совершенствование технологий и широкая разведка привели к значительному увеличению извлекаемых запасов природного газа по мере разработки методов гидроразрыва сланцев. При нынешних темпах использования природный газ может обеспечить большую часть мировых потребностей в энергии на период от 100 до 250 лет, в зависимости от увеличения потребления с течением времени.
Масло [ править ]
По оценкам, запасы нефти на Земле могут составлять 57 зеттаджоулей (ЗДж) (хотя оценки варьируются от минимума в 8 ЗДж, [8] состоящий из доказанных и извлекаемых запасов, максимум до 110 ZJ [9] ), состоящее из доступных, но не обязательно извлекаемых запасов, и включающее оптимистические оценки нетрадиционных источников, таких как нефтеносные пески и горючие сланцы . Текущий консенсус среди 18 признанных оценок профилей поставок заключается в том, что пик добычи произойдет в 2020 году и составит 93 миллиона баррелей в день (мбд). Текущее потребление нефти составляет 0,18 ЗДж в год (31,1 миллиарда баррелей) или 85 мбд.
Растет обеспокоенность тем, что пик добычи нефти может быть достигнут в ближайшем будущем, что приведет к резкому росту цен на нефть . [10] за 2005 год В докладе Министерства экономики, промышленности и финансов Франции предполагался худший сценарий, который может произойти уже в 2013 году. [11] Есть также теории, что пик мировой добычи нефти может наступить уже через 2–3 года. ASPO прогнозирует, что пиковый год придется на 2010 год. Некоторые другие теории полагают, что это уже произошло в 2005 году. Мировая добыча сырой нефти (включая арендованный конденсат), согласно данным EIA США, снизилась с пика в 73,720 мбд в 2005 году до 73,437. в 2006 г., 72,981 в 2007 г. и 73,697 в 2008 г. [12] Согласно теории пика нефти, увеличение добычи приведет к более быстрому обвалу добычи в будущем, а снижение добычи приведет к более медленному снижению, поскольку колоколообразная кривая будет растянута на большее количество лет.
В рамках заявленной цели повышения цен на нефть до 75 долларов за баррель, которые упали с максимума в 147 долларов до минимума в 40 долларов, ОПЕК объявила о сокращении добычи на 2,2 млн баррелей в сутки, начиная с 1 января 2009 года. [13]
Устойчивое развитие [ править ]
Ожидается, что политические соображения по поводу безопасности поставок, экологические проблемы, связанные с глобальным потеплением и устойчивым развитием, приведут к отказу от ископаемого топлива в мировом потреблении энергии. Концепция пика нефти показывает, что добыто около половины имеющихся нефтяных ресурсов, и предсказывает снижение добычи.
Правительство, отказывающееся от ископаемого топлива, скорее всего, создаст экономическое давление за счет выбросов углекислого газа и зеленого налогообложения . Некоторые страны предпринимают действия в результате Киотского протокола , и предлагаются дальнейшие шаги в этом направлении. Например, Европейская комиссия предложила, чтобы энергетическая политика Европейского Союза установила обязательную цель по увеличению уровня возобновляемой энергии в общей структуре ЕС с менее чем 7% в 2007 году до 20% к 2020 году. [14]
Противоположностью устойчивости является игнорирование ограничений, обычно называемое эффектом острова Пасхи, который представляет собой концепцию неспособности развивать устойчивость, что приводит к истощению природных ресурсов. [15] По некоторым оценкам, при нынешних темпах потребления нынешние запасы нефти могут быть полностью истощены к 2050 году. [16]
Ядерная энергия [ править ]
Ядерная энергия [ править ]
Международное агентство по атомной энергии оценивает оставшиеся ресурсы урана в 2500 ЗДж. [17] Это предполагает использование реакторов-размножителей , которые способны создавать больше делящегося материала, чем потребляют. По оценкам IPCC , в настоящее время доказанные экономически извлекаемые запасы урана для реакторов прямоточного топливного цикла составляют всего 2 ЗДж. Окончательно извлекаемый уран оценивается в 17 ЗДж для прямоточных реакторов и 1000 ЗДж при переработке и реакторах-размножителях на быстрых нейтронах. [18]
Ресурсы и технологии не ограничивают возможности ядерной энергетики способствовать удовлетворению спроса на энергию в 21 веке. Однако политические и экологические проблемы, связанные с ядерной безопасностью и радиоактивными отходами , начали ограничивать рост этого энергоснабжения в конце прошлого века, особенно из-за ряда ядерных аварий . Обеспокоенность по поводу распространения ядерного оружия (особенно плутония, развитию ядерной энергетики в таких странах, как Иран и Сирия . производимого реакторами-размножителями) означает, что международное сообщество активно препятствует [19]
Хотя в начале 21 века уран был основным ядерным топливом во всем мире, другие виды топлива, такие как торий и водород, исследовались с середины 20 века.
Запасы тория значительно превышают запасы урана, и, конечно же, в изобилии находится водород. Многие также считают, что его легче получить, чем уран . Хотя урановые рудники закрыты под землей и поэтому очень опасны для горняков, торий добывается из открытых карьеров, и, по оценкам, его количество в земной коре примерно в три раза больше, чем урана. [20]
сжигался на многочисленных объектах по всему миру С 1960-х годов торий . [ нужна ссылка ]
Ядерный синтез [ править ]
Альтернативы производству энергии за счет синтеза водорода исследуются с 1950-х годов. Никакие материалы не могут выдержать температуры, необходимые для воспламенения топлива, поэтому его необходимо ограничивать методами, в которых не используются материалы. Магнитное и инерционное удержание являются основными альтернативами ( Кадараш , инерционный синтез ), оба из которых являются горячими темами исследований в первые годы 21 века.
Ядерный синтез — это процесс, питающий Солнце и другие звезды. Он генерирует большое количество тепла путем синтеза ядер изотопов водорода или гелия, которые могут быть получены из морской воды. Теоретически это тепло можно использовать для выработки электроэнергии. Температуры и давления, необходимые для поддержания термоядерного синтеза, делают этот процесс очень трудным для контроля. Теоретически термоядерный синтез способен обеспечить огромное количество энергии при относительно небольшом загрязнении. [21] Хотя и Соединенные Штаты, и Европейский Союз, а также другие страны поддерживают исследования в области термоядерного синтеза (например, инвестиции в установку ИТЭР ), согласно одному отчету, неадекватные исследования затормозили прогресс в исследованиях в области термоядерного синтеза в течение последних 20 лет. [22]
Возобновляемые ресурсы [ править ]
Возобновляемые ресурсы доступны каждый год, в отличие от невозобновляемых ресурсов, которые со временем истощаются. Простое сравнение — угольная шахта и лес. Хотя лес может быть истощен, если им управлять, он представляет собой непрерывный источник энергии, в отличие от угольной шахты, которая когда-то была исчерпана, исчезла. Большая часть имеющихся энергетических ресурсов Земли являются возобновляемыми ресурсами. Возобновляемые ресурсы составляют более 93 процентов общих энергетических запасов США. Ежегодные возобновляемые ресурсы были умножены на тридцать лет для сравнения с невозобновляемыми ресурсами. Другими словами, если бы все невозобновляемые ресурсы были равномерно исчерпаны в течение 30 лет, на них приходилось бы только 7 процентов доступных ресурсов каждый год, если бы все доступные возобновляемые ресурсы были освоены. [23]
Биомасса [ править ]
Производство биомассы и биотоплива становится растущей отраслью, поскольку растет интерес к устойчивым источникам топлива. Использование отходов позволяет избежать между едой и топливом компромисса , а сжигание метана снижает выбросы парниковых газов, поскольку, хотя при этом и выделяется углекислый газ, углекислый газ в 23 раза меньше парниковых газов, чем метан. Биотопливо представляет собой устойчивую частичную замену ископаемого топлива, но его чистое воздействие на выбросы парниковых газов зависит от методов ведения сельского хозяйства, используемых для выращивания растений, используемых в качестве сырья для создания топлива. Хотя широко распространено мнение, что биотопливо может быть углеродно-нейтральным , существуют доказательства того, что биотопливо, произведенное современными методами ведения сельского хозяйства, является значительным чистым источником выбросов углерода. [24] [25] [26] Геотермальная энергия и биомасса — единственные два возобновляемых источника энергии, которые требуют тщательного управления во избежание местного истощения. [27]
Геотермальная энергия [ править ]
Оценки мировых ресурсов геотермальной энергии , пригодных для эксплуатации , значительно различаются в зависимости от предполагаемых инвестиций в технологии и разведку, а также предположений о геологических образованиях. Согласно исследованию 1998 года, это может составлять от 65 до 138 ГВт электрической мощности «с использованием усовершенствованных технологий». [28] По другим оценкам, мощность производства электроэнергии варьируется от 35 до 2000 ГВт с дальнейшим потенциалом 140 Э Дж /год прямого использования. [29]
В отчете Массачусетского технологического института за 2006 год , в котором учитывалось использование усовершенствованных геотермальных систем (EGS), был сделан вывод о том, что к 2050 году будет доступно производство 100 ГВт (гигаватт электроэнергии) или более только в Соединенных Штатах при максимальных инвестициях в 1 миллиард долларов США на исследования и разработки за 15 лет. [30] В отчете MIT подсчитано, что общие мировые ресурсы EGS составляют более 13 YJ, из которых более 0,2 YJ могут быть извлечены, с возможностью увеличения этого количества до более чем 2 YJ за счет технологических усовершенствований, что достаточно для обеспечения всех мировых потребностей в энергии на несколько тысяч лет. . [30] Общее теплосодержание Земли составляет 13 000 000 ЯДж. [29]
Гидроэнергетика [ править ]
В 2005 году гидроэнергетика обеспечивала 16,4% мировой электроэнергии по сравнению с 21,0% в 1973 году, но составляла лишь 2,2% мировой энергии. [31]
Солнечная энергия [ править ]
Возобновляемые источники энергии даже больше, чем традиционные виды ископаемого топлива, и теоретически могут легко удовлетворить мировые потребности в энергии. 89 ПВт [32] солнечной энергии падает на поверхность планеты. Хотя невозможно уловить всю или даже большую часть этой энергии, улавливания менее 0,02% будет достаточно для удовлетворения текущих потребностей в энергии. Препятствиями для дальнейшего использования солнечной энергии являются высокая стоимость изготовления солнечных элементов и зависимость от погодных условий для выработки электроэнергии. Кроме того, нынешняя солнечная генерация не производит электроэнергию в ночное время, что является особой проблемой в странах высоких северных и южных широт; Спрос на энергию самый высокий зимой, а доступность солнечной энергии самая низкая. Эту проблему можно решить, покупая электроэнергию в странах, расположенных ближе к экватору, в зимние месяцы, а также можно решить с помощью технологических разработок, таких как разработка недорогих накопителей энергии. Во всем мире солнечная генерация является самым быстрорастущим источником энергии: за последние несколько лет средний годовой рост составил 35%. Китай , Европа , Индия , Япония и США являются основными растущими инвесторами в солнечную энергетику. Доля солнечной энергии в мировом потреблении электроэнергии на конец 2014 года составила 1%. [33]
Сила волн и приливов [ править ]
По итогам 2005 года за счет приливной энергии было произведено 0,3 ГВт электроэнергии . [34] Из-за приливных сил, создаваемых Луной (68%) и Солнцем (32%), а также относительного вращения Земли относительно Луны и Солнца, возникают колебания приливов. Эти приливные колебания приводят к рассеянию энергии со средней скоростью около 3,7 ТВт. [35]
Еще одним физическим ограничением является энергия, доступная в приливных колебаниях океанов, которая составляет около 0,6 ЭДж ( экса джоуль ). [36] Обратите внимание, что это лишь малая часть общей энергии вращения Земли. Без принуждения эта энергия была бы рассеяна. [ нужна ссылка ] [ Конечно, это возобновляемый источник энергии? ] (при скорости рассеяния 3,7 ТВт) примерно за четыре периода полусуточных прилива . Итак, диссипация играет значительную роль в приливной динамике океанов. Таким образом, это ограничивает доступную приливную энергию примерно до 0,8 ТВт (20% скорости диссипации), чтобы не слишком сильно нарушать приливную динамику. [ нужна ссылка ]
Волны возникают из-за ветра, который, в свою очередь, получается из солнечной энергии, и при каждом преобразовании доступная энергия падает примерно на два порядка. Суммарная мощность волн, омывающих берега Земли, составляет 3 ТВт. [37]
Энергия ветра [ править ]
Имеющиеся оценки ветровой энергии варьируются от 300 ТВт до 870 ТВт. [32] [38] Используя нижнюю оценку, только 5% доступной энергии ветра смогут удовлетворить текущие мировые потребности в энергии. Большая часть этой энергии ветра доступна в открытом океане. Океаны . покрывают 71% территории планеты, и над открытой водой ветер дует сильнее, потому что здесь меньше препятствий
Ссылки [ править ]
- ^ «Доказанные запасы энергии, Статистический обзор мировой энергетики BP за 2010 год» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 25 августа 2013 г. Проверено 28 марта 2011 г.
- ^ Средняя свалка [ мертвая ссылка ]
- ^ «Китай строит больше электростанций» . 19 июня 2007 г. Архивировано из оригинала 17 июня 2019 г. Проверено 28 марта 2011 г.
- ^ «УГОЛЬ: очищая свое будущее» . Архивировано из оригинала 1 апреля 2011 г. Проверено 28 марта 2011 г.
- ↑ Загрязнение китайским углем отбрасывает глобальную тень. Архивировано 29 июня 2019 г. на Wayback Machine, по состоянию на 14 октября 2007 г.
- ^ Улыбка, с. 204.
* Тестер и др., стр. 303.
* «Ежегодный статистический бюллетень ОПЕК за 2005 год» (PDF) . Организация стран-экспортеров нефти (ОПЕК). 2005. Архивировано из оригинала (PDF) 31 января 2007 г. Проверено 25 января 2007 г. - ^ «Группа оценки мировой энергетики Геологической службы США» . Архивировано из оригинала 7 июля 2019 г. Проверено 18 января 2007 г.
- ^ «Расход топлива, 1965 – 2008 гг.» . Статистический обзор мировой энергетики 2009 , BP . 31 июля 2006 года. Архивировано из оригинала (XLS) 8 июля 2009 года . Проверено 24 октября 2009 г.
- ^ «Статистика нефтегазовой отрасли» . сайт Oiljobsource.com. Архивировано из оригинала 08 апреля 2018 г. Проверено 7 февраля 2011 г.
- ^ Голд Рассел, Дэвис Энн (10 ноября 2007 г.). «Нефтяные чиновники видят ограничения в добыче» . Уолл Стрит Джорнал. Архивировано из оригинала 8 июля 2013 г. Проверено 28 марта 2011 г.
- ^ Портер, Адам (10 июня 2005 г.). « Пик нефти» становится предметом массовых дискуссий» . Би-би-си . Архивировано из оригинала 3 мая 2009 года . Проверено 2 февраля 2007 г.
- ↑ International Petroleum Monthly. Архивировано 16 ноября 2010 г. на Wayback Machine. Проверено 10 ноября 2009 г.
- ^ ОПЕК согласилась на рекордное сокращение добычи нефти. Архивировано 29 июня 2019 г. на Wayback Machine, получено 21 декабря 2008 г.
- ^ «Сообщение Комиссии Европейскому парламенту и Совету: Дорожная карта возобновляемых источников энергии: Возобновляемые источники энергии в 21 веке; построение устойчивого будущего - COM(2006) 848» (PDF) . Комиссия Европейских Сообществ. 10 января 2007 г. Архивировано из оригинала (PDF) 28 января 2007 г. . Проверено 27 января 2007 г.
- ^ «Основные концепции устойчивого развития для студентов-бизнесменов» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 6 июля 2011 г. Проверено 28 марта 2011 г.
- ^ «Мировые доказанные запасы нефти и природного газа, самые последние оценки» . Управление энергетической информации. Архивировано из оригинала 17 февраля 2012 года . Проверено 14 ноября 2016 г.
{{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ) - ^ «Глобальные ресурсы Урала для удовлетворения прогнозируемого спроса: последнее издание «Красной книги» прогнозирует стабильное предложение до 2025 года» . Международное агентство по атомной энергии. 2 июня 2006 г. Архивировано из оригинала 5 августа 2014 г. Проверено 1 февраля 2007 г.
- ^ Накиченович, Небойша; и др. «Специальный отчет МГЭИК о сценариях выбросов» . Межправительственная группа экспертов по изменению климата. Архивировано из оригинала 01 марта 2018 г. Проверено 20 февраля 2007 г. Специальный отчет о сценариях выбросов
- ^ «Сирия «имела тайную ядерную схему» » . Новости Би-би-си . 25 апреля 2008 г. Архивировано из оригинала 30 апреля 2008 г. Проверено 6 декабря 2010 г.
- ^ «Ториевая энергетика – более безопасное будущее ядерной энергетики» . Архивировано из оригинала 21 января 2015 г. Проверено 26 марта 2015 г.
- ^ Энергия термоядерного синтеза: Безопасность. Архивировано 20 июля 2011 г. в Европейском соглашении о разработке термоядерного синтеза Wayback Machine (EFDA). 2006. Проверено 3 апреля 2007 г.
- ^ «Пятьдесят лет исследований термоядерного синтеза в США. Обзор программ» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 11 июля 2019 г. Проверено 28 марта 2011 г.
- ^ «Возобновляемые ресурсы в электроснабжении США» . Архивировано из оригинала 12 мая 2010 г. Проверено 28 марта 2011 г.
- ^ Розенталь, Элизабет (8 февраля 2008 г.). «Биотопливо считается парниковой угрозой» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала 7 августа 2019 г. Проверено 23 февраля 2017 г. Требуется регистрация. «Почти все виды биотоплива, используемые сегодня, вызывают больше выбросов парниковых газов, чем традиционные виды топлива, если принять во внимание полные затраты на выбросы при производстве этого «зеленого» топлива», - пришли к выводу два исследования, опубликованные в четверг».
- ^ Фаригоне, Джозеф; Хилл, Джейсон; Тиллман, Дэвид; Поласки, Стивен; Хоторн, Питер (29 февраля 2008 г.). «Расчистка земель и углеродный долг в области биотоплива». Наука . 319 (5867): 1235–1238. Бибкод : 2008Sci...319.1235F . дои : 10.1126/science.1152747 . ПМИД 18258862 . S2CID 206510225 .
- ^ Поискер, Тимоти; Хеймлих, Ральф; Хоутон, РА; Донг, Фэнся; Элобейд, Амани; Фабиоза, Хасинто; Токгаз, Симла; Хейс, Дермот; Ю, Тун-Сян (29 февраля 2008 г.). «Использование пахотных земель США для производства биотоплива увеличивает выбросы парниковых газов за счет выбросов в результате изменений в землепользовании» . Наука . 319 (5867): 1238–1240. Бибкод : 2008Sci...319.1238S . дои : 10.1126/science.1151861 . ПМИД 18258860 . S2CID 52810681 .
- ^ «Новая математика альтернативной энергетики» . Архивировано из оригинала 9 октября 2009 г. Проверено 28 марта 2011 г.
- ^ «Все о геотермальной энергии» . Ассоциация геотермальной энергии – Вашингтон, округ Колумбия. Архивировано из оригинала 29 сентября 2006 г. Проверено 7 февраля 2007 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Фридлейфссон, Ингвар Б.; Бертани, Руджеро; Хюнгес, Эрнст; Лунд, Джон В.; Рагнарссон, Арни; Рыбач, Ладислав (11 февраля 2008 г.). О. Хомейер и Т. Триттин (ред.). Возможная роль и вклад геотермальной энергии в смягчение последствий изменения климата (PDF) . Предварительное совещание МГЭИК по возобновляемым источникам энергии. Любек, Германия. стр. 59–80. Архивировано из оригинала (PDF) 22 июля 2011 г. Проверено 6 апреля 2009 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Будущее геотермальной энергетики» (PDF) . Массачусетский технологический институт . Архивировано из оригинала (PDF) 10 марта 2011 г. Проверено 7 февраля 2007 г.
- ^ «Ключевая мировая энергетическая статистика, 2007 г.» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 3 октября 2018 г. Проверено 28 марта 2011 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Тестер, Джефферсон В.; и др. (2005). Устойчивая энергетика: выбор среди вариантов . Массачусетский технологический институт Пресс. ISBN 0-262-20153-4 .
- ^ http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2015/07/REN12-GSR2015_Onlinebook_low1.pdf . Архивировано 12 апреля 2019 г. на Wayback Machine , стр. 31.
- ^ «Возобновляемые источники энергии, Отчет о глобальном состоянии за 2006 г.» (PDF) . Сеть политики в области возобновляемых источников энергии для 21 века. 2006. Архивировано из оригинала (PDF) 18 июля 2011 г. Проверено 3 апреля 2007 г.
- ^ Мунк, Уолтер (1998). «Бездные рецепты II: энергетика смешения приливов и ветров». Глубоководные исследования. Часть I: Статьи океанографических исследований . 45 (12): 1977–2010. Бибкод : 1998DSRI...45.1977M . дои : 10.1016/S0967-0637(98)00070-3 .
- ^ Марчук Г.И. и Каган Б.А. (1989) «Динамика океанских приливов», Kluwer Academic Publishers, ISBN 978-90-277-2552-3 . См. стр. 225.
- ^ Тестер и др., стр. 593.
- ^ «Эксергические схемы» . Архивировано из оригинала 11 сентября 2017 г. Проверено 28 марта 2011 г.
