Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Энергетических ресурсов )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Оставшееся масло : поломка оставшихся 57 масел Z J на планете. Годовое потребление масла в 2005 г. составляло 0,18 ZJ. Эти цифры связаны со значительной неопределенностью. 11 ZJ будущих добавлений к извлекаемым запасам могут быть оптимистичными. [1] [2]

Мировые энергетические ресурсы - это расчетная максимальная мощность производства энергии с учетом всех имеющихся на Земле ресурсов . По типу их можно разделить на ископаемое топливо , ядерное топливо и возобновляемые ресурсы .

Ископаемое топливо [ править ]

Оставшиеся запасы ископаемого топлива оцениваются как: [3]

Это подтвержденные запасы энергии; реальные запасы могут быть в четыре и более раз больше. Эти цифры очень неопределенны. Оценка оставшегося ископаемого топлива на планете зависит от детального понимания земной коры. Используя современные технологии бурения, мы можем пробурить скважины на глубине до 3 км для проверки точного геологического строения; но половина океана глубже 3 км, поэтому около трети территории планеты недоступны для детального анализа.

Существует неопределенность в отношении общего количества запасов, но также и в отношении того, какая часть из них может быть извлечена с прибылью по технологическим, экономическим и политическим причинам, таким как доступность ископаемых месторождений, уровни серы и других загрязнителей в нефти и уголь, транспортные расходы и социальная нестабильность в регионах-производителях. Обычно самые легкодоступные месторождения добываются первыми.

Уголь [ править ]

Уголь - наиболее распространенное и сжигаемое ископаемое топливо. Это было топливо, которое положило начало промышленной революции, и его использование продолжало расти; Китай, в котором уже есть многие из самых загрязненных городов мира [4], в 2007 году строил около двух угольных электростанций каждую неделю. [5] [6] Большие запасы угля сделали бы его популярным кандидатом на удовлетворение потребностей мирового сообщества в энергии, за исключением проблем глобального потепления и других загрязнителей. [7]

Природный газ [ править ]

Страны по доказанным запасам природного газа (2014 г.), по данным The World Factbook.

Природный газ является широко доступным ископаемым топливом, его извлекаемые запасы оцениваются в 850 000 км³, и, по крайней мере, гораздо больше с использованием усовершенствованных методов выделения сланцевого газа. Совершенствование технологий и широкая разведка привели к значительному увеличению извлекаемых запасов природного газа по мере развития методов гидроразрыва сланцев. При нынешних темпах использования природный газ может обеспечить большую часть мировых потребностей в энергии в течение от 100 до 250 лет, в зависимости от увеличения потребления с течением времени.

Нефть [ править ]

Подсчитано, что на Земле может быть 57 ЗДж запасов нефти (хотя оценки варьируются от минимальных 8 ЗДж [8], состоящих из доказанных и извлекаемых запасов в настоящее время, до максимальных 110 ЗДж [9] ), состоящих из доступных но не обязательно извлекаемые запасы, включая оптимистичные оценки нетрадиционных источников, таких как нефтеносные пески и горючие сланцы . Текущий консенсус среди 18 признанных оценок профилей предложения заключается в том, что пик добычи будет приходиться на 2020 год со скоростью 93 миллиона баррелей в день (мбд). Текущее потребление нефти составляет 0,18 ZJ в год (31,1 млрд баррелей) или 85 млн баррелей в сутки.

Растет опасение, что пик добычи нефти может быть достигнут в ближайшем будущем, что приведет к резкому росту цен на нефть . [10] В отчете Министерства экономики, промышленности и финансов Франции за 2005 год предлагается наихудший сценарий, который может произойти уже в 2013 году. [11] Есть также теории, что пик мировой добычи нефти может произойти всего через 2–3 года. годы. ASPO прогнозирует пиковый год в 2010 году. Некоторые другие теории предполагают, что он уже имел место в 2005 году. Мировая добыча сырой нефти (включая арендный конденсат), согласно данным EIA США, снизилась с пикового значения 73,720 млн баррелей в сутки в 2005 году до 73,437 в 2006 г., 72,981 в 2007 г. и 73,697 в 2008 г. [12]Согласно теории пика добычи нефти, увеличение добычи приведет к более быстрому падению добычи в будущем, в то время как снижение добычи приведет к более медленному снижению, поскольку колоколообразная кривая будет растягиваться на несколько лет.

В 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 снижении добычи на 2,2 миллиона баррелей в сутки с 1 января 2009 года [13].

Устойчивость [ править ]

Ожидается, что политические соображения по поводу безопасности поставок, экологические проблемы, связанные с глобальным потеплением и устойчивостью , позволят отказаться от использования ископаемых видов топлива в мировом потреблении энергии. Концепция пика добычи нефти показывает, что была добыта около половины имеющихся нефтяных ресурсов, и прогнозирует снижение добычи.

Отказ правительства от ископаемого топлива, скорее всего, создаст экономическое давление за счет выбросов углерода и экологического налогообложения . Некоторые страны предпринимают действия в результате Киотского протокола , и предлагаются дальнейшие шаги в этом направлении. Например, Европейская комиссия предложила, чтобы в энергетической политике Европейского союза была установлена ​​обязательная цель повышения уровня возобновляемой энергии в общем балансе ЕС с менее 7% в 2007 году до 20% к 2020 году [14].

Противоположностью устойчивости является пренебрежение ограничениями, обычно называемое эффектом острова Пасхи, который представляет собой концепцию невозможности развития устойчивости, что приводит к истощению природных ресурсов. [15] По некоторым оценкам, исходя из текущих показателей потребления, текущие запасы нефти могут быть полностью исчерпаны к 2050 году. [16]

Ядерная энергия [ править ]

Ядерная энергия [ править ]

Международное агентство по атомной энергии оценивает оставшиеся ресурсы урана равным 2500 ZJ. [17] Это предполагает использование реакторов-размножителей , которые способны производить больше делящегося материала, чем они потребляют. По оценке IPCC, в настоящее время доказанные экономически извлекаемые запасы урана для реакторов с прямоточным топливным циклом составляют всего 2 ZJ. Окончательно извлекаемый уран оценивается в 17 ZJ для прямоточных реакторов и 1000 ZJ для реакторов переработки и быстрых реакторов-размножителей. [18]

Ресурсы и технологии не ограничивают способность ядерной энергетики способствовать удовлетворению спроса на энергию в 21 веке. Однако политические и экологические опасения по поводу ядерной безопасности и радиоактивных отходов начали ограничивать рост этого энергоснабжения в конце прошлого века, особенно из-за ряда ядерных аварий . Опасения по поводу распространения ядерного оружия (особенно плутония, производимого в реакторах-размножителях) означают, что международное сообщество активно противодействует развитию ядерной энергетики такими странами, как Иран и Сирия . [19]

Хотя в начале 21 века уран является основным ядерным топливом во всем мире, другие виды топлива, такие как торий и водород, исследуются с середины 20 века.

Запасы тория значительно превышают запасы урана, и, конечно, водород в изобилии. Многие также считают, что его легче получить, чем уран . В то время как урановые рудники закрыты под землей и поэтому очень опасны для горняков, торий добывают из открытых карьеров, и, по оценкам, его примерно в три раза больше, чем урана в земной коре. [20]

С 1960-х годов торий сжигали на многочисленных объектах по всему миру . [ необходима цитата ]

Ядерный синтез [ править ]

Альтернативы производства энергии путем синтеза водорода изучаются с 1950-х годов. Никакие материалы не могут выдерживать температуры, необходимые для воспламенения топлива, поэтому его следует ограничивать методами, в которых не используются материалы. Магнитное и инерционное удержание являются основными альтернативами ( Cadarache , термоядерный синтез с инерционным удержанием ), обе из которых являются горячими темами исследований в первые годы 21 века.

Сила термоядерного синтеза - это процесс, приводящий в движение солнце и другие звезды. Он генерирует большое количество тепла за счет плавления ядер изотопов водорода или гелия, которые могут быть получены из морской воды. Теоретически тепло можно использовать для производства электроэнергии. Температура и давление, необходимые для поддержания плавления, делают процесс очень сложным для контроля. Теоретически Fusion может поставлять огромное количество энергии с относительно небольшим загрязнением. [21] Хотя как Соединенные Штаты, так и Европейский Союз, наряду с другими странами, поддерживают исследования в области термоядерного синтеза (например, инвестируют в установку ИТЭР ), согласно одному отчету, неадекватные исследования тормозили прогресс в исследованиях в области термоядерного синтеза за последние 20 лет. . [22]

Возобновляемые ресурсы [ править ]

Возобновляемые ресурсы доступны каждый год, в отличие от невозобновляемых ресурсов, которые в конечном итоге истощаются. Простое сравнение - угольная шахта и лес. Хотя лес может быть истощен, если им управлять, он представляет собой непрерывный источник энергии, в то время как угольная шахта, которая когда-то была исчерпана, исчезла. Большинство доступных на Земле энергетических ресурсов - это возобновляемые ресурсы. Возобновляемые ресурсы составляют более 93 процентов общих запасов энергии в 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, они бы составляли только 7 процентов имеющихся ресурсов каждый год, если бы все доступные возобновляемые ресурсы были освоены. [23]

Солнечная энергия [ править ]

Возобновляемые источники энергии даже больше, чем традиционные ископаемые виды топлива, и теоретически могут легко удовлетворить мировые потребности в энергии. 89 ПВт [24] солнечной энергии приходится 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. Препятствия на пути дальнейшего производства солнечной энергии включают высокую стоимость производства солнечных элементов.и зависимость от погодных условий для выработки электроэнергии. Кроме того, нынешняя солнечная генерация не производит электричество в ночное время, что является особой проблемой в странах с высокими северными и южными широтами; Спрос на энергию самый высокий зимой, а доступность солнечной энергии самая низкая. Это можно преодолеть, 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. В глобальном масштабе солнечная генерация является самым быстрорастущим источником энергии, в течение последних нескольких лет среднегодовой рост составлял 35%. Япония , Европа , Китай , США и Индияявляются крупнейшими растущими инвесторами в солнечную энергетику. Доля солнечной энергии в мировом потреблении электроэнергии на конец 2014 года составляла 1%. [25]

Энергия ветра [ править ]

Имеющиеся оценки ветровой энергии колеблются от 300 до 870 ТВт. [24] [26] Используя нижнюю оценку, всего 5% доступной энергии ветра могло бы удовлетворить текущие мировые потребности в энергии. Большая часть этой энергии ветра доступна в открытом океане. В океаны покрывают 71% планеты и ветра имеет тенденцию дуть сильнее над открытой водой , потому что есть меньше препятствий.

Волновая и приливная сила [ править ]

В конце 2005 г. приливная энергия произвела 0,3 ГВт электроэнергии . [27] Из-за приливных сил, создаваемых Луной (68%) и Солнцем (32%), а также из-за относительного вращения Земли относительно Луны и Солнца, возникают колеблющиеся приливы. Эти приливные колебания приводят к диссипации со средней скоростью около 3,7 ТВт. [28]

Другим физическим ограничением является энергия доступна в приливных колебаний океанов, что составляет около 0,6 EJ ( EXA джоулей ). [29] Обратите внимание, что это лишь крошечная часть полной энергии вращения Земли . Без принуждения эта энергия рассеивалась бы [ необходима цитата ] [ Конечно, это возобновляемая энергия ? ] (При скорости диссипации 3,7 TW) в течение примерно четырех полу - дневных периодов приливов и отливов. Итак, диссипация играет значительную роль в приливной динамике Мирового океана. Следовательно, это ограничивает доступную приливную энергию примерно до 0,8 ТВт (20% скорости рассеяния), чтобы не нарушать приливную динамику слишком сильно.[ необходима цитата ]

Волны возникают из-за ветра, который, в свою очередь, происходит из солнечной энергии, и при каждом преобразовании доступная энергия падает примерно на два порядка. Общая мощность волн, омывающих берега земли, составляет 3 ТВт. [30]

Геотермальный [ править ]

Оценки используемых во всем мире геотермальных энергоресурсов значительно различаются в зависимости от предполагаемых инвестиций в технологии и разведку, а также предположений о геологических формациях. Согласно исследованию 1998 года, это может составить от 65 до 138 ГВт электрической мощности «с использованием усовершенствованных технологий». [31] По другим оценкам, мощность выработки электроэнергии составляет от 35 до 2000 ГВт, с дополнительным потенциалом прямого использования 140 ЭДж / год. [32]

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 миллиардов долларов США на исследования и разработки за 15 лет. [33] В отчете Массачусетского технологического института подсчитано, что общие мировые ресурсы ЭГС составляют более 13 ЙДж, из которых более 0,2 ЙДж могут быть извлечены, с потенциалом увеличения этого показателя до более 2 ЙДж за счет технологических усовершенствований - достаточных для удовлетворения всех мировых потребностей в энергии для несколько тысяч лет. [33] Общее теплосодержание Земли составляет 13 000 000 ЙДж. [32]

Биомасса [ править ]

Производство биомассы и биотоплива - растущие отрасли промышленности, поскольку растет интерес к устойчивым источникам топлива. Использование отходов позволяет избежать компромисса между продуктами питания и топливом , а сжигание метана снижает выбросы парниковых газов, потому что, хотя при этом выделяется углекислый газ, двуокись углерода в 23 раза меньше парникового газа, 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 , есть свидетельства того, что биотопливо, произведенное с помощью современных методов ведения сельского хозяйства, является значительным чистым источником выбросов углерода.[34] [35] [36] Геотермальная энергия и биомасса - единственные два возобновляемых источника энергии, которые требуют тщательного управления во избежание местного истощения. [37]

Гидроэнергетика [ править ]

В 2005 г. гидроэлектроэнергия обеспечивала 16,4% мировой электроэнергии по сравнению с 21,0% в 1973 г., но лишь 2,2% мировой энергии. [38]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Smil, стр. 204
    * Tester и др., Стр. 303
    * «Ежегодный статистический бюллетень ОПЕК за 2005 год» (PDF) . Организация стран-экспортеров нефти (ОПЕК). 2005. Архивировано из оригинального (PDF) 31 января 2007 года . Проверено 25 января 2007 .
  2. ^ "Группа оценки мировой энергетики USGS" . Архивировано 07 июля 2019 года . Проверено 18 января 2007 .
  3. ^ «Доказанные запасы энергии, Статистический обзор мировой энергетики ВР за 2010 г.» (PDF) . Архивации (PDF) с оригинала на 2013-08-25 . Проверено 28 марта 2011 .
  4. ^ Средняя свалка
  5. ^ "Китай строит больше электростанций" . 2007-06-19. Архивировано 17 июня 2019 года . Проверено 28 марта 2011 .
  6. ^ "УГОЛЬ: Чистка своего будущего" . Архивировано из оригинала на 2011-04-01 . Проверено 28 марта 2011 .
  7. ^ Загрязнение от китайского угля бросает глобальную тень. Архивировано 29 июня 2019 г. на Wayback Machine, доступ осуществлен 14 октября 2007 г.
  8. ^ «Расход по топливу, 1965 - 2008» . Статистический обзор мировой энергетики 2009 г. , BP . 31 июля 2006 года Архивировано из оригинального (XLS) 8 июля 2009 года . Проверено 24 октября 2009 .
  9. ^ "Статистика нефтегазовой промышленности" . oiljobsource.com. Архивировано 8 апреля 2018 года . Проверено 7 февраля 2011 .
  10. ^ Голд Рассел, Дэвис Энн (2007-11-10). «Нефтяные чиновники видят, что на добычу нависает лимит» . Журнал "Уолл Стрит. Архивировано 8 июля 2013 года . Проверено 28 марта 2011 .
  11. Портер, Адам (10 июня 2005 г.). « Пик нефть“входит основную дискуссия» . BBC . Архивировано 3 мая 2009 года . Проверено 2 февраля 2007 .
  12. International Petroleum Monthly, архивировано 16 ноября 2010 г.на Wayback Machine, получено 10 ноября 2009 г.
  13. ^ ОПЕК соглашается с рекордным сокращением добычи нефти. Архивировано 29.06.2019 на Wayback Machine, получено 21 декабря 2008 г.
  14. ^ «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. Архивировано из оригинального (PDF) 28 января 2007 года . Проверено 27 января 2007 .
  15. ^ «Основные концепции устойчивого развития для студентов-предпринимателей» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 06.07.2011 . Проверено 28 марта 2011 .
  16. ^ «Мировые доказанные 1 запасы нефти и природного газа, самые последние оценки» . Управление энергетической информации. Архивировано 17 февраля 2012 года . Проверено 14 ноября +2016 .CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
  17. ^ «Глобальные ресурсы Ура для удовлетворения прогнозируемого спроса: последнее издание« Красной книги »прогнозирует стабильное предложение до 2025 года» . Международное агентство по атомной энергии. 2 июня 2006. Архивировано 5 августа 2014 года . Проверено 1 февраля 2007 .
  18. ^ Nakicenovic, Nebojsa; и другие. «Специальный отчет МГЭИК о сценариях выбросов» . Межправительственная комиссия по изменению климата. Архивировано 01 марта 2018 года . Проверено 20 февраля 2007 . Специальный отчет о сценариях выбросов
  19. ^ «Сирия„была скрытой ядерной схемы » . BBC News . 2008-04-25. Архивировано 30 апреля 2008 года . Проверено 6 декабря 2010 .
  20. ^ «Thorium Power - более безопасное будущее ядерной энергии» . Архивировано 21 января 2015 года . Проверено 26 марта 2015 .
  21. ^ Fusion Energy: Безопасность архивации 2011-07-20 в Wayback Machine соглашения Европейского Fusion Development (EFDA). 2006. Проверено 2007-04-03.
  22. ^ "Пятьдесят лет исследований синтеза в США - Обзор программ st" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала на 2019-07-11 . Проверено 28 марта 2011 .
  23. ^ «Возобновляемые ресурсы в электроснабжении США» . Архивировано 12 мая 2010 года . Проверено 28 марта 2011 .
  24. ^ a b Tester, Jefferson W .; и другие. (2005). Устойчивая энергетика: выбор среди вариантов . MIT Press. ISBN 0-262-20153-4.
  25. ^ http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2015/07/REN12-GSR2015_Onlinebook_low1.pdf Архивировано 12 апреля 2019 г. на Wayback Machine стр. 31
  26. ^ "Блок-схемы Exergy" . Архивировано 11 сентября 2017 года . Проверено 28 марта 2011 .
  27. ^ «Возобновляемые источники энергии, Глобальный отчет о состоянии за 2006 год» (PDF) . Сеть политики возобновляемых источников энергии для 21-го века. 2006. Архивировано из оригинального (PDF) 18.07.2011 . Проверено 3 апреля 2007 .
  28. ^ Мунк, Уолтер (1998). «Бездонные рецепты II: энергетика смешения приливов и ветра». Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers . 45 (12): 1977–2010. Bibcode : 1998DSRI ... 45.1977M . DOI : 10.1016 / S0967-0637 (98) 00070-3 .
  29. ^ Марчук, GI и Каган, BA (1989) "Динамика океанских приливов", Kluwer Academic Publishers, ISBN 978-90-277-2552-3 . См. Страницу 225. 
  30. ^ Тестер и др., Стр. 593
  31. ^ «Все о геотермальной энергии» . Ассоциация геотермальной энергии - Вашингтон, округ Колумбия. Архивировано из оригинала на 2006-09-29 . Проверено 7 февраля 2007 .
  32. ^ a b Фридлейфссон, Ингвар Б .; Бертани, Руджеро; Хуэнгес, Эрнст; Лунд, Джон В .; Рагнарссон, Арни; Рыбач, Ладислав (11 февраля 2008 г.). О. Хохмейер и Т. Триттин (ред.). «Возможная роль и вклад геотермальной энергии в смягчение последствий изменения климата» (PDF) . Любек, Германия: 59–80. Архивировано из оригинального (PDF) 22 июля 2011 года . Проверено 6 апреля 2009 . Cite journal requires |journal= (help)
  33. ^ а б «Будущее геотермальной энергии» (PDF) . Массачусетский технологический институт . Архивировано из оригинального (PDF) 10 марта 2011 года . Проверено 7 февраля 2007 .
  34. ^ Розенталь, Элизабет (2008-02-08). «Биотопливо считается парниковой угрозой» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано 7 августа 2019 года . Проверено 23 февраля 2017 .Требуется регистрация. «Почти все виды биотоплива, которые используются сегодня, вызывают больше выбросов парниковых газов, чем обычные виды топлива, если принять во внимание полную стоимость выбросов при производстве этих« зеленых »видов топлива, - заключили два исследования, опубликованные в четверг».
  35. ^ Фаригон, Джозеф; Хилл, Джейсон; Тиллман, Дэвид; Поласки, Стивен; Хоторн, Питер (29 февраля 2008 г.). «Очистка земель и углеродная задолженность за биотопливо». Наука . 319 (5867): 1235–1238. Bibcode : 2008Sci ... 319.1235F . DOI : 10.1126 / science.1152747 . PMID 18258862 . 
  36. ^ Searchinger, Тимоти; Геймлих, Ральф; Houghton, RA; Донг, Фэнся; Элобейд, Амани; Фабиоза, Хасинто; Токгаз, Симла; Хейс, Дермот; Ю, Тун-Сян (29 февраля 2008 г.). «Использование пахотных земель в США для производства биотоплива увеличивает парниковые газы за счет выбросов в результате изменений в землепользовании». Наука . 319 (5867): 1238–1240. Bibcode : 2008Sci ... 319.1238S . DOI : 10.1126 / science.1151861 . PMID 18258860 . 
  37. ^ «Новая математика альтернативной энергии» . Архивировано 9 октября 2009 года . Проверено 28 марта 2011 .
  38. ^ «Ключевая статистика мировой энергетики 2007» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала на 2018-10-03 . Проверено 28 марта 2011 .