El problema de la energía de la humanidad y las formas de su solución

El problema energético de la humanidad está creciendo cada año. Esto se debe a la creciente población del planeta y el desarrollo intensivo de la tecnología, lo que causa un nivel cada vez mayor de consumo de energía. A pesar del uso de energía nuclear, alternativa e hidroeléctrica, la gente continúa extrayendo la mayor parte del combustible de las profundidades de la Tierra. El petróleo, el gas natural y el carbón son recursos naturales no renovables de energía, por ahora sus reservas han disminuido a un nivel crítico.

Inicio del final

La globalización del problema energético de la humanidad comenzó en los años 70 del siglo pasado, cuando terminó la era del petróleo barato. El déficit y el fuerte aumento del precio de este tipo de combustible provocaron una grave crisis en la economía mundial. Y aunque su valor ha disminuido con el tiempo, los volúmenes están disminuyendo constantemente, por lo que el problema de la energía y las materias primas de la humanidad es cada vez más agudo.

Por ejemplo, sólo en el período de los años 60 a los 80 del siglo XX, la producción mundial de carbón se elevó al 40%, el petróleo – el 75%, el gas natural – 80% del total de estos recursos utilizados desde principios de siglo.

A pesar de que la escasez de combustible comenzó en la década de 1970 y se descubrió que el problema de la energía es un problema global de la humanidad, las previsiones no preveían el crecimiento de su consumo. Se planeó que para el año 2000 los volúmenes de minería se triplicarán. Posteriormente, por supuesto, estos planes se redujeron, pero como resultado de la explotación extremadamente derrochadora de los recursos, que duró por décadas, hoy casi han desaparecido.

Los principales aspectos geográficos del problema energético de la humanidad

Una de las razones de la creciente escasez de combustible es el aumento de las condiciones para su extracción y, en consecuencia, el aumento en el costo de este proceso. Si hace unas décadas, los recursos naturales se encuentran en la superficie, hoy en día tenemos que aumentar constantemente la profundidad de las minas, el gas y los pozos de petróleo. Especialmente notablemente deteriorado las condiciones geológicas de la aparición de los recursos energéticos en las antiguas regiones industriales de América del Norte, Europa Occidental, Rusia y Ucrania.

Dado los aspectos geográficos de los problemas de energía y materias primas de la humanidad, debe decirse que su solución es ampliar las líneas de recursos. Es necesario desarrollar nuevas áreas con más fácil minería y condiciones geológicas. Por lo tanto, es posible reducir el costo de producción de combustible. Debe tenerse en cuenta que la intensidad capital total de la extracción de recursos energéticos en nuevos lugares suele ser mucho mayor.

Aspectos económicos y geopolíticos de los problemas de la energía y las materias primas de la humanidad

El agotamiento de las reservas de combustible natural causó la competencia más severa en las esferas económica, política y geopolítica. Las corporaciones de combustibles gigantes se dedican a la división de combustibles y recursos energéticos y la redistribución de las esferas de influencia en esta industria, lo que conduce a fluctuaciones de precios constantes en el mercado mundial de gas, carbón y petróleo. La inestabilidad de la situación agrava seriamente el problema energético de la humanidad.

Seguridad Global de la Energía

Este concepto entró en uso a principios del siglo XXI. Los principios de esta estrategia de seguridad prevén un suministro de energía confiable, a largo plazo y ambientalmente aceptable, cuyos precios estarán justificados y satisfechos por los países exportadores e importadores de combustible.

La aplicación de esta estrategia sólo es posible si se eliminan las causas del problema energético de la humanidad y se adoptan medidas prácticas para garantizar aún más la economía mundial, tanto con combustibles tradicionales como con fuentes alternativas. Y el desarrollo de la energía alternativa debe ser objeto de especial atención.

Política de Ahorro de Energía

En tiempos de combustible barato, una economía muy intensiva en recursos se ha desarrollado en muchos países del mundo. En primer lugar, este fenómeno se observó en los estados ricos en recursos minerales. La lista estaba encabezada por la Unión Soviética, los Estados Unidos, Canadá, China y Australia. En la URSS, el volumen de consumo de combustible convencional fue varias veces mayor que en los Estados Unidos.

Este estado de cosas requirió la introducción urgente de políticas de conservación de energía en los sectores municipal, industrial, de transporte y otros sectores de la economía. Teniendo en cuenta todos los aspectos de los problemas de la energía y las materias primas de la humanidad, se empezaron a desarrollar e introducir tecnologías destinadas a reducir la intensidad energética específica del PIB de estos países y reconstruir toda la estructura económica de la economía mundial.

Éxitos y fracasos

El éxito más notable en el ámbito del ahorro energético fue alcanzado por los países económicamente desarrollados de Occidente. Durante los primeros 15 años, lograron reducir la intensidad energética de su PIB en 1/3, lo que resultó en una reducción de su participación en el consumo mundial de energía del 60 al 48 por ciento. Hasta la fecha, esta tendencia continúa, y el crecimiento del PIB en Occidente supera el creciente volumen de consumo de combustible.

Muchas cosas peores están en Europa Central-Oriental, China y los países de la CEI. La intensidad energética de su economía está disminuyendo muy lentamente. Pero los líderes de los anti-calificación económica son los países en desarrollo. Por ejemplo, en la mayoría de los países africanos y asiáticos, la pérdida de combustible asociado (gas natural y petróleo) oscila entre el 80 y el 100 por ciento.

Realidades y perspectivas

El problema de la energía de la humanidad y las formas de su solución hoy en día son de interés para el mundo entero. Para mejorar la situación existente, se introducen diversas innovaciones técnicas y tecnológicas. Con el propósito de ahorro de energía, se está mejorando el equipo industrial y comunal, se fabrican automóviles más económicos, y así sucesivamente.

Entre las principales medidas macroeconómicas se encuentra un cambio gradual en la estructura del consumo de gas, carbón y petróleo con la perspectiva de aumentar la proporción de recursos energéticos no tradicionales y renovables.

Para resolver con éxito el problema energético de la humanidad, se debe prestar especial atención al desarrollo e introducción de tecnologías fundamentalmente nuevas disponibles en la etapa actual de la revolución científica y tecnológica.

Ingeniería nuclear

Una de las áreas más prometedoras en el campo del suministro de energía es la energía nuclear. En algunos países desarrollados ya se han encargado los reactores nucleares de una nueva generación. Los científicos nucleares están de nuevo discutiendo activamente el tema de los reactores que trabajan en neuronas rápidas, que, como se suponía, se convertirá en una nueva y mucho más eficaz ola de energía nuclear. Sin embargo, su desarrollo se interrumpió, pero ahora esta cuestión se ha vuelto urgente de nuevo.

Uso de generadores MHD

La conversión directa de energía térmica en electricidad sin calderas de vapor y turbinas permite realizar generadores magnetohidrodinámicos. El desarrollo de esta dirección prometedora comenzó a principios de los años setenta. En 1971, el primer MHD experimental-industrial con una capacidad de 25.000 kilovatios fue puesto en servicio en Moscú.

Las principales ventajas de los generadores magnetohidrodinámicos son:

• Alta eficiencia;
• Compatibilidad ecológica (no hay emisiones nocivas en la atmósfera);
• Inicio inmediato.

Generador de turbina criogénico

El principio del generador criogénico es que el rotor es enfriado por helio líquido, por lo que se obtiene el efecto de superconductividad. Las ventajas indudables de esta unidad incluyen alta eficiencia, pequeño peso y dimensiones.

Una muestra experimental e industrial de un turbogenerador criogénico fue creada en la era soviética, y ahora se están desarrollando desarrollos similares en Japón, Estados Unidos y otros países desarrollados.

Hidrógeno

El uso del hidrógeno como combustible tiene grandes perspectivas. Según muchos expertos, esta tecnología ayudará a resolver los problemas humanos más importantes – el problema de la energía y las materias primas. En primer lugar, el hidrógeno se convertirá en una alternativa a los recursos energéticos naturales en la ingeniería. El primer coche en hidrógeno fue creado por la compañía japonesa "Mazda" a principios de los años 90, para él se desarrolló un nuevo motor. El experimento resultó ser bastante exitoso, lo que confirma las perspectivas de esta dirección.

Generadores electroquímicos

Son pilas de combustible que también funcionan con hidrógeno. El combustible pasa a través de membranas poliméricas con una sustancia especial – un catalizador. Como resultado de la reacción química con el oxígeno, el hidrógeno mismo se convierte en agua, liberando energía química durante la combustión, que se convierte en energía eléctrica.

Los motores con pilas de combustible se caracterizan por la mayor eficiencia posible (más del 70%), que es el doble de las centrales eléctricas convencionales. Además, son fáciles de usar, silenciosos durante el funcionamiento y poco exigentes para reparar.

Hasta hace poco, las células de combustible tenían un alcance limitado, por ejemplo, en la investigación espacial. Pero ahora el trabajo sobre la introducción de generadores electroquímicos se está llevando a cabo activamente en la mayoría de los países económicamente desarrollados, el primer lugar entre los cuales está ocupado por Japón. La capacidad total de estas unidades en el mundo se mide en millones de kW. Por ejemplo, en Nueva York y Tokio, las plantas de energía ya están operando sobre estos elementos, y el fabricante de automóviles alemán Daimler-Benz fue el primero en crear un prototipo de trabajo de un coche con un motor que opera sobre este principio.

Fusión termonuclear controlada

Durante varias décadas se han realizado investigaciones en el campo de la energía termonuclear. En el núcleo de la energía atómica se encuentra la reacción de fisión nuclear, y el termonuclear se basa en el proceso inverso – los núcleos de isótopos de hidrógeno (deuterio, tritio) se fusionan. En el proceso de combustión nuclear de 1 kg de deuterio, la cantidad de energía liberada supera los 10 millones de veces la misma cifra obtenida del carbón. El resultado es realmente impresionante! Es por eso que el poder termonuclear se considera una de las direcciones más prometedoras para resolver los problemas del déficit energético mundial.

Previsiones

Hoy en día, existen varios escenarios para el desarrollo de la situación en la industria energética mundial en el futuro. Según algunos de ellos, para 2060 el consumo mundial de energía en equivalente de petróleo aumentará a 20 mil millones de toneladas. Al mismo tiempo, los países en desarrollo superarán a los países desarrollados en términos de volumen de consumo.

A mediados del siglo XXI, el volumen de recursos energéticos fósiles debería disminuir significativamente, pero la proporción de fuentes renovables, en particular de energía eólica, solar, geotérmica y de marea aumentará.