Проблема развития мировой энергетики

Университет экономики и управления

Реферат

по дисциплине: Глобальные проблемы человечества

Тема: Проблема развития мировой энергетики

Выполнила:

студентка 4-го курса

Специальность: Финансы

Скиданова А. В.

Научный руководитель:

Панин Л. Т.

Керчь 2009 г.

План

Введение

1. Проблемы развития энергетики

1.1 Проблемы развития энергетики

1.2 Состояние ядерной энергетики

1.3 Классификация ядерных реакторов

2. Современное состояние энергетики

2.1 Гидроэнергетические ресурсы

2.2 Производство и потребление электроэнергии

2.3 Научно-технический прогресс в электроэнергетике

2.4 Гидроэлектростанции

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Согласно современным представлениям энергия это общая количественная мера различных форм движения материи. Слово энергия в переводе с греческого означает действие, деятельность. Существуют качественно разные физические формы движения материи, способные взаимно превращаться. В середине XX в. было установлено важное свойство материи: все ее формы движения превращаются друг в друга в строго определенных отношениях. Именно такое свойство и позволило ввести понятие энергии как общей меры движения материи.

Превращение энергии подчиняется фундаментальному закону сохранения, из которого следует невозможность создания вечного двигателя. В большинстве случаев полезная работа совершается только в результате определенных изменений состояния окружающих тел или систем (горения топлива, падения воды и т. п.). Работоспособность тела, т. е. способность его совершать определенную работу при переходе из одного состояния в другое, определяется энергией. Различным формам физического движения соответствуют различные виды энергии: механическая, тепловая, химическая, электромагнитная, гравитационная, ядерная и т. д. Однако способность движения материи к взаимным превращениям придает данным видам энергии условный характер. Движение неотъемлемое свойство материи, поэтому все виды энергии всегда локализованы в определенных материальных объектах.

Энергия характеризует способность материальных объектов совершать работу, а работа производится при действии на объект физической силы. Значит, работа это энергия в действии. Движется автомобиль, скользят санки по склону горы, набегающая волна приподнимает плот и т. д. все это примеры совершаемой работы, энергии в действии. Уровень развития современного общества во многом определяется производством и потреблением энергии. Благодаря потреблению энергии движется транспорт, улетают в космос ракеты, готовится пища, обогреваются жилища и приводятся в действие кондиционеры, освещаются улицы и т. д. Можно сказать: окружающий нас мир заполнен энергией, которая может быть использована для совершения различных видов работы. Энергией обладают люди и животные, камни и растения, ископаемое топливо и деревья, реки и озера, Мировой океан и т. п. Энергия - источник благосостояния. В последнее время как никогда, обсуждается вопрос: что ждет человечество энергетический голод или энергетическое изобилие? На страницах газет и журналов все чаще появляются статьи об энергетическом кризисе. Стремление обладать источником энергии (обычно нефти) приводит к возникновению войн. Газетными сенсациями стали сообщения о запуске новых энергетических установок и новые изобретения в области энергетики. Предлагаются гигантские энергетические программы, рассчитанные на привлечение огромных материальных ресурсов. Если в конце XIX века самая распространенная сейчас энергия электрическая играла вспомогательную и незначительную роль, то уже в 1930г. во всем мире было произведено около 300 млрд. кВт. Ч. электроэнергии. Вполне реален прогноз, согласно которому в 2002г. будет произведено 30 тыс. млрд. кВтч! Гигантские цифры, небывалые темпы роста! И все равно энергии мало, потребности в ней растут быстро. Развитие экономики, уровень материального благосостояния, людей находится в прямой зависимости от количества потребляемой энергии. Многие виды трудовой деятельности основаны на потреблении энергии. Для добычи руды, выплавки из нее металла, для строительства дома и т. д., нужна энергия. Потребности людей постоянно растут, потребителей энергии становится все больше, все это приводит к необходимости увеличения объемов производимой энергии. Природные энергоресурсы могут быть одним из основных источников процветания жизни. В качестве примера можно назвать нефть, добываемую в Арабских Эмиратах. Эту когда-то отсталую страну нефтяные энергоресурсы вывели на современный уровень развития. Построены большие города, по внешнему облику и инфраструктуре очень похожие на многие города такой развитой страны, как США. Проезжая, например по городу Абу-Даби столице Арабских Эмиратов, утопающей в ковровой зелени и многокрасочных цветах, трудно поверить, что этот город, как и многие другие города Эмиратов, вырос на пустынной земле, сквозь песчаную толщу которой с большим трудом пробивается верблюжья колючка. Такие города эдемские уголки Арабских Эмиратов выросли очень быстро, за каких-то двадцать-тридцать лет. Было бы ошибочно думать, что только благодаря нефти основному источнику энергии можно преобразовать пустынную землю. Продуманное государственное управление вместе с хорошо отлаженной системой образования, включающей религиозное воспитание, играют при этом не менее важную роль в развитии Арабских Эмиратов. Из фундаментального закона природы следует, что пригодную для потребления энергию можно получить из других форм энергии в результате их преобразования. Вечные двигатели, якобы производящие энергию и ниоткуда ее не берущие, к сожалению, невозможны. А структура мирового энергохозяйства к сегодняшнему дню сложилась таким образом, что четыре из каждых пяти произведенных киловатт электроэнергии получаются в принципе тем же способом, которым пользовался первобытный человек для согревания, т. е. при сжигании топлива или при использовании запасенной в нем химической энергии, преобразовании ее в электрическую на тепловых электростанциях. Конечно, способы сжигания топлива стали намного сложнее и совершеннее. Новые факторы возросшие цены на нефть, быстрое развитие атомной энергетики, возрастание требований к защите окружающей среды потребовали нового подхода к энергетике. В основе энергетики ближайшего будущего по-прежнему останется теплоэнергетика на невозобновляемых ресурсах. Однако структура ее изменится. Сократится потребление нефти. Существенно возрастет производство электроэнергии на атомных электростанциях. Начнется разработка пока еще не тронутых гигантских запасов дешевого угля, например, в Кузнецком, Канско-Ачинском, Экибастузском бассейнах. Будет широко применяться природный газ, запасы которого в нашей стране сравнительно велики.

1. Проблемы развития энергетики

1.1 Проблемы развития энергетики

Развитие индустриального общества опирается на постоянно растущий уровень производства и потребления различных видов энергии.

Как известно, в основе производства тепловой и электрической энергии лежит процесс сжигания ископаемых энергоресурсов: угля, нефти, газа.

А в атомной энергетике - деление ядер атомов урана и плутония при поглощении нейтронов.

Масштаб добычи и расходования ископаемых энергоресурсов, металлов, потребления воды, воздуха для производства необходимого человечеству количества энергии огромен, а запасы ресурсов, увы, ограничены. Особенно остро стоит проблема быстрого исчерпания запасов органических природных энергоресурсов. 1кг природного урана заменяет 20т угля.

Мировые запасы энергоресурсов оцениваются величиной 355 Q, где Q - единица тепловой энергии, равная Q=2,52*1017 ккал = 36*109 тонн условного топлива /т.у.т/, т.е. топлива с калорийностью 7000 ккал/кг, так что запасы энергоресурсов составляют 12,8*1012 т.у.т.

Из этого количества примерно 1/3 т.е. ~ 4,3*1012 т.у.т. могут быть извлечены с использованием современной техники при умеренной стоимости топливодобычи. С другой стороны современные потребности в энергоносителях составляют 1,1*1010 т.у.т./год, и растут со скоростью 3-4% в год, т.е. удваиваются каждые 20 лет.

Легко оценить, что органические ископаемые ресурсы, даже если учесть вероятное замедление темпов роста энергопотребления, будут в значительной мере израсходованы в будущем веке.

Отметим кстати, что при сжигании ископаемых углей и нефти, обладающих сернистостью около 2,5 %, ежегодно образуется до 400 млн.т. сернистого газа и окислов азота, т.е. около 70кг. вредных веществ на каждого жителя земли в год. Использование энергии атомного ядра, развитие атомной энергетики снимает остроту этой проблемы.

Действительно, открытие деления тяжелых ядер при захвате нейтронов, сделавшее наш век атомным, прибавило к запасам энергетического ископаемого топлива существенный клад ядерного горючего. Запасы урана в земной коре оцениваются огромной цифрой 1014 тонн. Однако основная масса этого богатства находится в рассеянном состоянии - в гранитах, базальтах. В водах мирового океана количество урана достигает 4*109 тонн. Однако богатых месторождений урана, где добыча была бы недорога, известно сравнительно немного. Поэтому массу ресурсов урана, которую можно добыть при современной технологии и при умеренных ценах, оценивают в 108 тонн. Ежегодные потребности в уране составляют, по современным оценкам, 104 тонн естественного урана. Так что эти запасы позволяют, как сказал академик А.П.Александров, "убрать Дамоклов меч топливной недостаточности практически на неограниченное время". Другая важная проблема современного индустриального общества - обеспечение сохранности природы, чистоты воды, воздушного бассейна.

Известна озабоченность ученых по поводу "парникового эффекта", возникающего из-за выбросов углекислого газа при сжигании органического топлива, и соответствующего глобального потепления климата на нашей планете. Да и проблемы загазованности воздушного бассейна, "кислых" дождей, отравления рек приблизились во многих районах к критической черте. Атомная энергетика не потребляет кислорода и имеет ничтожное количество выбросов при нормальной эксплуатации. Если атомная энергетика заменит обычную энергетику, то возможности возникновения "парника" с тяжелыми экологическими последствиями глобального потепления будут устранены. Чрезвычайно важным обстоятельством является тот факт, что атомная энергетика доказала свою экономическую эффективность практически во всех районах земного шара. Кроме того, даже при большом масштабе энергопроизводства на АС атомная энергетика не создаст особых транспортных проблем, поскольку требует ничтожных транспортных расходов, что освобождает общества от бремени постоянных перевозок огромных количеств органического топлива.

1.2 Состояние ядерной энергетики

По данным МАГАТЭ к концу 1989 года в мире действовало 426 реакторов с установленной мощностью 318237 МВт.эл, с полной длительностью эксплуатации 5201 реактор. год, в стадии сооружения находилось 93 реакторов с установленной мощностью 76303 МВт.эл. Значительное развитие получили корпусные реакторы с водой под давлением, с кипением и без кипения воды в активной зоне.

Доля атомной энергетики в производстве энергии во Франции составляет 78%. Парк реакторов в конце 1989 года представлен в Таблице 1.

Отметим достаточно высокие коэффициенты использования установленной мощности /КИУМ/, которые демонстрируют реакторы типа PWR [3] - в 1989 году этот показатель составлял почти 70 %, что превосходит аналогичные показатели всех других типов реакторов.

Большое влияние на отношение широкой публики к атомной энергетике оказывали аварии на атомных электростанциях, особенно авария на АЭС "Трехмильный остров" /TMI-2/ недалеко от Гаррисбурга /США/, произошедшая 28 марта 1979 года, и авария на 4-ом блоке Чернобыльской АЭС, случившаяся 26 апреля 1986 года.

Под влиянием этих аварий в ряде стран поднялась широкая волна общественного сопротивления использованию атомных электростанций, возбуждаемая страхами об опасностях воздействия атомной радиации на окружающую среду и население.

Эти аварии породили сомнения в зрелости концепций безопасности, заложенных в основы проектов атомных электростанций, достаточности принимаемых мер безопасности.

После этих событий резко возросла интенсивность научных исследований в области обеспечения безопасности объектов атомной энергетики. Однако большое число исследований проблем безопасности АС, хотя и выявили недостатки, упущения и даже ошибки в мерах обеспечения безопасности АС, лишь подтвердили уверенность специалистов в том, что разумно высокая степень безопасности АС может быть достигнута на основе современных знаний и технологий. С другой стороны, уроки аварий указали на необходимость пересмотра концепции обеспечения безопасности, потребовали повышения свойств самозащищенности реакторов, обеспечения более высокого уровня безопасности за счет использования пассивных средств защиты.

Далее, в настоящем курсе будет представлен обзор современного состояния проблем безопасности атомных электростанций и показано, что реально имеется большой запас методов и средств обеспечения безопасности, которые к тому же, не слишком отягощают экономические показатели АС.

Так что, несмотря на опасения по поводу радиационных опасностей использования атомной энергии, нет сомнений, что атомная энергетика сможет отвечать самым строгим требованиям безопасности, что будущее энергопроизводства - за атомной энергетикой.

1.3 Классификация ядерных реакторов

Ядерные реакторы делятся на несколько групп:

- в зависимости от средней энергии спектра нейтронов - на быстрые, промежуточные и тепловые;

- по конструктивным особенностям активной зоны - на корпусные и канальные;

-по типу теплоносителя - водяные, тяжеловодные, натриевые;

- по типу замедлителя - на водяные, графитовые, тяжеловодные и др.

Для энергетических целей, для производства электроэнергии применяются: водоводяные реакторы с не кипящей или кипящей водой под давлением, уран-графитовые реакторы с кипящей водой или охлаждаемые углекислым газом, тяжеловодные канальные реакторы и др.

В будущем будут широко применяться реакторы на быстрых нейтронах, охлаждаемые жидкими металлами (натрий и др.); в которых принципиально реализуем режим воспроизводства топлива, т.е. создания количества делящихся изотопов плутония Pu-239 превышающего количество расходуемых изотопов урана U-235. Параметр, характеризующий воспроизводство топлива называется плутониевым коэффициентом. Он показывает, сколько актов атомов Pu-239 создается при реакциях захвата нейтронов в U-238 на один атом уU-235, захватившего нейтрон и претерпевшего деление или радиационное превращение вU-2356ю.

Реакторы с водой под давлением занимают видное место в мировом парке энергетических реакторов. Кроме того, они широко используются на флоте в качестве источников энергии как для надводных судов, так и для подводных лодок. Такие реакторы относительно компактны, просты и надежны в эксплуатации. Вода, служащая в таких реакторах теплоносителем и замедлителем нейтронов, относительно дешева, неагрессивна и обладает хорошими нейтронно-физическими свойствами.

Реакторы с водой под давлением называются иначе водоводяными или легководными. Они выполняются в виде цилиндрического сосуда высокого давления со съемной крышкой. В этом сосуде (корпусе реактора) размещается активная зона, составленная из топливных сборок (топливных кассет) и подвижных элементов системы управления и защиты. Вода входит через патрубки в корпус, подается в пространство под активной зоной, двигается вертикально вверх вдоль топливных элементов и отводится через выходные патрубки в контур циркуляции. Тепло ядерных реакций передается в парогенераторах воде второго контура, более низкого давления. Движение воды по контуру обеспечивается работой циркуляционных насосов, либо, как в реакторах для станций теплоснабжения, - за счет движущего напора естественной циркуляции.

Типичная тепловая схема водоводяных энергетических реакторов (ВВЭР), действующих с 1964 года в СССР, показана на Рис.1:

2. Современное состояние энергетики

Из всех отраслей хозяйственной деятельности человека энергетика оказывает самое большое влияние на нашу жизнь. Просчеты в этой области имеют серьезные последствия. Тепло и свет в домах, транспортные потоки и работа промышленности - все это требует затрат энергии.

Основой энергетики сегодняшнего дня являются топливные запасы угля, нефти и газа, которые удовлетворяют примерно девяносто процентов энергетических потребностей человечества.

Наиболее универсальная форма энергии - электричество. Оно вырабатывается на электростанциях и распределяется между потребителями посредством электрических сетей коммунальными службами. Потребности в энергии продолжают постоянно расти. Наша цивилизация динамична. Любое развитие требует, прежде всего энергетических затрат и при существующих формах национальных экономик многих государств можно ожидать возникновения серьезных энергетических проблем.

В кипении политических страстей частный вопрос об энергоснабжении страны отодвинулся на второй план. Многие считают, что этот вопрос их не касается. Но если представить реакцию населения замерзающего в темных квартирах - энергетика опередит даже продовольственный вопрос.

2.1 Гидроэнергетические ресурсы

Более 150 стран мира располагают гидроэлектростанциями, из них 42 страны в Африке, 38 -- в Европе, 31 -- в Азии, 18 -- в Северной и Центральной Америке, 14 -- в Южной Америке, 9 -- в Океании и 6 -- на Ближнем Востоке.

На ГЭС в 63 странах мира вырабатывается 50 % всей электроэнергии и более, в том числе в 23 странах -- свыше 90 %. Норвегия, семь стран Африки, Бутан и Парагвай практически всю свою электроэнергию вырабатывают на гидроэлектростанциях. Суммарная мощность гидроэлектростанций в мире составляет около 700 ГВт, а их годовая выработка -- 2600 ТВт. ч. Мировой валовой теоретический гидроэнергетический потенциал по состоянию на начало 1998г. оценивался в 40 тыс. ТВт. ч., из которых 14 тыс. ТВт. ч. рассматривался как технически возможный к освоению, из них 9 тыс. ТВт. ч. считался экономически оправданным потенциалом для использования в современных условиях.

К настоящему времени в мире освоено лишь 18 % технического и 28 % экономически оправданного для использования гидроэнергетического потенциала. Таким образом, остается еще не используемым экономический потенциал, на базе которого можно построить гидроэлектростанции суммарной мощностью 1800 ГВт и годовой выработкой электроэнергии 6400 ТВт. ч. Наивысший уровень освоения гидроэнергетического потенциала имеет место в Северной и Центральной Америке (61 %) и в Европе (65 % без учета России); 40 % экономического гидроэнергетического потенциала освоено в Океании, 20 % -- в Азии, по 19 % -- в России и Южной Америке и только 7 % -- в Африке.

Россия по объему производства электроэнергии на ГЭС (в 1997г. немногим более 150 ТВт.ч.) занимает 5-е место в мире, уступая по этому показателю Канаде, США, Бразилии и Китаю.

2.2 Производство и потребление электроэнергии

Общее мировое производство электроэнергии в 1996г. достигло 13700 ТВт.ч., из них 62% были выработаны на тепловых энергостанциях на органическом топливе, по 18% на АЭС и ГЭС, а остальные 2% на нетрадиционных возобновляемых источниках энергии (табл. 2.1.). По сравнению с 1991 г. мировое производство электроэнергии увеличилось на 1566 ТВт.ч., или на 12,9 %.

К числу крупнейших в мире производителей электроэнергии в 1997г. относились США, Китай, Япония, Россия, Канада, Германия и Франция (табл.2.1.). 2). В 1996г. объем мировой торговли электроэнергией составил 348 ТВт.ч. и был на 25 % больше по сравнению с 1991г. Таким образом, имеет место существенное опережение темпов расширения международной торговли электроэнергией по сравнению с темпами роста ее производства. Крупнейшими экспортерами электроэнергии являются Франция (69 ТВт·ч в 1996г.), Парагвай (40 ТВт.ч.) и Канада (36 ТВт.ч.), крупнейшими импортерами -- США и Италия (по 37 ТВт.ч.). За последние годы в структуре мирового и регионального производства электроэнергии произошли определенные изменения (см. табл. 2.2.). Анализируя статистические данные, приведенные в таблице, можно сделать ряд выводов, характеризующих развитие мировой энергетики, главные среди которых следующие:

- в абсолютном значении прирост мирового производства электроэнергии на ТЭС в 3 раза больше, чем на АЭС и ГЭС;

- увеличилось производство в мире электроэнергии, выработанной на базе НВИЭ;

- четверть всего прироста мирового производства электроэнергии на ТЭС и свыше пятой части на ГЭС приходится на долю Китая;

- доля стран-членов ОЭСР в мировом производстве электроэнергии в 1996г. составила 64 % и практически осталась неизменной по сравнению с 1991г. Особого внимания заслуживает анализ современного состояния атомной энергетики. Здесь наблюдается снижение темпов ввода новых генерирующих мощностей из-за сокращения темпов роста спроса на электроэнергию и негативного отношения к АЭС общественности ряда стран. Несмотря на это, атомная энергетика продолжает свое развитие, увеличивая вклад в общий электроэнергетический баланс мира. Кроме того, на основе научно- технического прогресса повышается уровень ее безопасности. По состоянию на начало 1998 г. в мире действовало 440 атомных энергоблока суммарной установленной мощностью 355 ГВт. Во многих странах мира атомная энергетика позволяет обеспечить необходимый уровень энергетической безопасности, располагать эффективной структурой топливно-энергетического баланса, не допускать чрезмерной зависимости от импорта органического топлива и электроэнергии, выполнять свои обязательства перед мировым сообществом по ограничению и снижению выбросов в атмосферу «парниковых газов». Во многих странах мира электроэнергия, выработанная на АЭС, составляет значительную часть всей производимой ими электроэнергии.

2.3 Научно-технический прогресс в электроэнергетике

Главными направлениями научно-технического прогресса в электроэнергетике в последние годы являлись:

- совершенствование эффективности парогазового цикла и увеличение на этой основе производства энергии;

- расширение использования высокоэффективного комбинированного производства электрической и тепловой энергии, в том числе на ТЭЦ малой и средней мощности с применением газотурбинного, парогазового и дизельного привода для централизованного и децентрализованного энергоснабжения;

- внедрение экологически чистых технологий на тепловых электростанциях, работающих на органическом топливе;

- повышение КПД и снижение себестоимости производства энергии на энергетических установках малой и средней мощности, работающих на нетрадиционных возобновляемых источниках энергии, а также использованием топливных элементов. Особое значение научно-технический прогресс имеет для развития атомной энергетики. Он содействует улучшению отношения к ней мировой общественности, повышает уровень доверия к безопасности АЭС. Определенное влияние на изменение общественного мнения оказывает ужесточение требований по защите окружающей среды от вредных выбросов. Важным фактором развития атомной энергетики является также стремление стран-импортеров органического топлива ослабить зависимость от ввоза энергоносителей из других стран и тем самым повысить уровень своей энергетической безопасности. В настоящее время в мире сооружается более 60 атомных энергоблоков суммарной мощностью свыше 50 ГВт.

2.4 Гидроэлектростанции

Экономический потенциал гидроэнергетических ресурсов оценивается в 852 млрд. кВт.ч. годового производства электроэнергии. По величине речного стока Россия занимает одно из первых мест в мире. Общие ресурсы речного стока составляют 4338 км3/год.

Гидроэнергетика России характеризуется высокой степенью концентрации мощностей. В стране действует 13 ГЭС единичной мощностью 1 ГВт и больше, из них 6 ГЭС имеют мощность по 2 ГВт и больше.

Заключение

В заключении можно сказать словами К. Маркса, что экономика в жизни общества имеет исключительную значимость. На эту идею указывал уже в античной философии Аристотель, потом она развивалась многими другими мыслителями.

Размышляя о причинах появления глобальных проблем, ученые указывают прежде всего на возникшую всемирную общность людей, целостность современного мира, которую обеспечивают в первую очередь глубинные экономические связи, усилившиеся политические, культурные контакты, новейшие средства массовой коммуникации. В условиях, когда планета становится единым домом человечества, многие противоречия, конфликты, проблемы могут перерасти локальные рамки и приобрести глобальный, общемировой характер.

Но дело не только в этом. Сама активно преобразующая деятельность человека по мощи и последствиям (как творческим, так и разрушительным) теперь сопоставима с самыми грозными силами природы. Вызвав к жизни могучие производительные силы, человечество не всегда может поставить их под свой разумный контроль. Уровень общественной организации, политическое мышление и экологическое сознание, духовно-нравственные ориентации еще весьма далеки от требований эпохи.

Глобальные проблемы взаимосвязаны. Так, решение экологических проблем невозможно без решения экономических вопросов, экономическое отставание стран «третьего мира» тесно связано с резким ростом народонаселения в них, не менее очевидно и то, что обострение экологических и экономических проблем влияла гонка вооружений.

Список использованной литературы

1. Белокрылова О. С. Теория переходной экономики: Учебное пособие. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2002. - 352 с.

2. Кочетов Э.Г. Геоэкономика (освоение мирового экономического пространства): Учебник - М.: Издательство БЕК, 2002. - 480с.

3. Николаева И.П. Курс экономики: Учебное пособие - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 488с.

4. Сакс Д.Д., Ларрен Ф.Б. Макроэкономика. Глобальный подход: Пер. с англ. - М.: Дело, 2002. - 352с.

5. Спиркин А.Г. Философия: Учебник. - 2-е изд. - М.: Гардарики, 2002. - 736с.

6. Современное состояние и перспективы развития энергетики мира Д.Б.Вольфберг ,Теплоэнергетика.1999.№5.с. 2-7.

7. Кирилин В.А. Страницы истории науки и техники М. 1999.

8. Страны мира. Справочник под редакцией Р. Иванова. М. 1999.

9. Интернет: http://ecology.ostu.ru/index.php