Энергія

Сучаснае прамысловае грамадства расходвае велізарную колькасць энергіі. Сур'ёзныя асцярогі выклікае праблема высільвання і рацыянальнага выкарыстання яе запасаў.

Нягледзячы на тое, што ў Канадзе, ЗША, Японіі і краінах Заходняй Еўропы пражывае толькі 12,5% насельніцтвы Землі, на іх дзель прыходзіцца 60% сусветных энергетычных рэсурсаў. І наадварот, пакінутыя краіны, насельніцтва якіх дасягае 87,5% жыхароў планеты, спажываюць усяго 40% гэтых рэсурсаў. Вялікая частка сусветных запасаў энергіі звязаная з выкапнямі выглядамі паліва (вуглём, нафтай і прыродным газам). У цяперашні час запасы такога паліва скарачаюцца жахлівымі тэмпамі.

Жыхары самых бедных краін большай часткай выкарыстаюць аднаўляльныя крыніцы энергіі, такія як драўніна і гной. Аднак сёння іх відавочна нядосыць для задавальнення патрэб насельніцтва ўсёй планеты, якое штогод павялічваецца прыкладна на 90 млн. чалавек.

Існуюць і практычна невычэрпныя крыніцы энергіі. Чалавецтва спяшаецца навучыцца іх выкарыстаць да таго, як высіляцца запасы выкапня палівы.

Каменны вугаль

Вугаль забяспечвае каля 35% выпрацоўваемай у міры энергіі. Ён стаў ужывацца раней іншых выглядаў выкапня палівы. Вялікая частка пакладаў вугля ўтварылася ў каменнавугальны перыяд (286-360 млн. гадоў назад) у выніку раскладанні дрэвападобнай папараці і іншых раслін першабытных трапічных лясоў, якія, верагодна, раслі ў багністай мясцовасці. Падчас гніенняў рэчыва расліннага паходжання ператвараліся ў торф (у асобных раёнах гэта адбываецца і сёння), затым паступова дубянелі, утворачы лигнит буры вугаль, і, нарэшце, ператвараліся ў каменны вугаль.

Найважным элементам у складзе каменнага вугля з'яўляецца вуглярод. Найстаражытныя і самыя цвёрдыя пароды вугля антрацыты ўтрымоўваюць каля 98% вуглярода, лигниты (век якіх не перавышае 1 млн. гадоў) толькі 30%.

Сусветныя запасы каменнага вугля велізарныя. Па апошніх адзнаках, прамысловыя запасы складаюць каля 910 млрд. тон, а калі сюды дадаць паклады вугля, распрацоўка якіх эканамічна невыгодная, то гэтая лічба ўзрасце прыкладна да 1800 млрд. тон. Пры цяперашніх тэмпах спажывання гэтых запасаў годзе на 200 з лішнім гадоў. Каля 85% пакладаў каменнага вугля засяроджаныя ў Кітаі, былым Савецкім Звязе і ЗША. Прычым у ЗША знаходзіцца 30-35% яго сусветных запасаў.

Запасы нафты

Нафта забяспечвае каля 40% выпрацоўваемай у міры энергіі. Яна ўтварылася шмат мільёнаў гадоў назад у выніку раскладанні планктону малюсенькіх марскіх жывёл і раслін. Нафта і прыродны газ завуць вуглевадародамі, бо яны складаюцца з двух элементаў вадароду і вуглярода. Нафта найважнейшы і найболей зручны з сучасных выглядаў паліва. Такія нафтапрадукты, як бензін і дызельнае паліва, выкарыстоўваюцца для легкавых і грузавых аўтамабіляў і цеплавозаў. Гэтае рэчыва шырока ўжываецца ў прамысловасці, сельскай гаспадарцы, а таксама як важная сыравіна для вытворчасці фарбаў, касметыкі, лекаў, фарбавальнікаў, угнаенняў, валокнаў, пластмас і сінтэтычнага каучуку. Шматлікія жылыя і прамысловыя будынкі абаграваюцца мазутными катламі. Запасы і здабыча нафты вымераюцца ў барэлях (1 барэль = 159 л).

Размеркаванне

Паклады нафты выяўленыя на кожным кантыненце і на дні сусветнага акіяна, але асноўныя яе запасы засяроджаныя ў некалькіх раёнах. Так, на Блізкім Усходзе знаходзіцца 65% сусветных запасаў нафты, прычым ільвіная дзель тут прыналежыць Саудаўскай Аравіі. Пасля адкрыцця тамака новых радовішчаў у 1990 г. агульныя запасы нафты гэтай краіны склалі звыш 300 млрд. барэляў, або каля чвэрці ўсіх сусветных рэсурсаў. Астатнія запасы размеркаваныя наступным чынам: у іншых краінах Азіі знаходзіцца прыкладна 4% сусветных запасаў, у Лацінскай Амерыцы каля 13% (палова з іх у Венесуэле і амаль палова ў Мексіцы), у Канадзе і ЗША каля 4%, у Афрыцы 6% (у асноўным у Лівіі, іншых краінах Паўночнай Афрыкі і Нігерыі).

У Еўропе і азіяцкай часткі Расеі знаходзіцца прыкладна 9% сусветных запасаў нафты, пераважна на тэрыторыі былога Савецкага Звяза і на дні Паўночнага мора.

Амаль неразведанным крыніцай нафты з'яўляюцца бітумінозныя, або нефтесодержащие, пяскі. Найбуйнае радовішча такога пяску знаходзіцца ў правінцыі Альберта (Канада) і па ўтрыманні нафты прыраўноўваецца да нафтавых пакладаў Саудаўскай Аравіі.

Спажыванне нафты

У трох рэгіёнах міру на Блізкім Усходзе, у Афрыцы і Лацінскай Амерыцы здабыча нафты перавышае яе спажыванне. Найбуйнымі спажыўцамі з'яўляюцца ЗША, Канада, Японія і Еўропа.

У 1990-е гг. сутачны выдатак нафты ў ЗША і Канадзе складаў каля 13 млн. барэляў, а здабыча прыкладна 8 млн. барэляў. Усе еўрапейскія краіны, уключаючы былы Савецкі Звяз, спажывалі яшчэ 22 млн. барэляў у дзень. Сусветная здабыча нафты складала каля 61 млн. барэляў у суткі, з іх 11 млн. барэляў здабывалі ў былым СССР.

Такая розніца паміж здабычай і спажываннем нафты багатая канфліктнымі палітычнымі сітуацыямі. Калі ў 1990 г. Ірак уварваўся ў Кувейт, пагражаючы пры гэтым нафтавым радовішчам Саудаўскай Аравіі, найбуйныя спажыўцы нафты ўмяшаліся ў канфлікт, каб абараніць свае ўласныя інтэрасы, а таксама інтэрасы Кувейта, Саудаўскай Аравіі і іншых краін Персідскага заліва.

Прыродны газ

Прыродны газ забяспечвае каля 20% выпрацоўваемай у міры энергіі. Ён утварыўся гэтак жа, як і нафта, і звычайна яго здабыча вядзецца раўналежна з здабычай нафты з аднаго і таго жа радовішча. Прыродны газ складаецца ў асноўным з метану. Лічыцца, што сусветныя запасы прыроднага газу прыкладна такія жа, як і нафты, але вымераюцца яны ў іншых адзінках кубічных метрах, а не барэлях.

Першае месца ў міры па здабычы прыроднага газу займае былы СССР: у канцы 1980-х гг. тут здабывалі каля 650 млрд. м³ у год. Далей вынікаюць ЗША (487 млрд. м³) Канада (96 млрд. м³), Нідэрланды (80 млрд. м³) і Вялікабрытанія (45 млрд. м³). Прыродны газ выкарыстоўваецца галоўнай выявай у якасці паліва, як для бытавых, так і для прамысловых мэт. Акрамя таго, гэтая важная сыравіна для атрымання хімічных прадуктаў, ужывальных для вытворчасці мыйных сродкаў, сінтэтычных валокнаў, фарбаў, пластмас і сінтэтычнага каучуку.

Тамака, дзе выпрабоўваецца недахоп прыроднага газу, выкарыстоўваецца штучны газ. Асноўным сырцом для яго атрымання служыць каменны вугаль, пры абпале якога ўтворыцца газ і кокс.

Гидроэлектроэнергия

Пасля выкапня палівы вада з'яўляецца не толькі найважнай, але і найстаражытнай крыніцай энергіі. Ужо больш 2000 гадоў выкарыстоўваюцца вадзянікі колы, прыводныя ў рух плынню рэк і сталыя першай крыніцай энергіі ў перыяд прамысловай рэвалюцыі канца XVIII стагоддзі.

Сёння моц вады ў якасці крыніцы энергіі выкарыстоўваецца для вытворчасці электрычнасці, або гидроэлектроэнергии. У сучасныя гідраэлектрастанцыі (ГЭС) уключаюць плаціны і велізарныя вадасховішчы, забяспечвальныя напор ад падзення вады з вялікай вышыні. Замест грувасткіх і малаэфектыўных вадзянікаў колаў на сучасных ГЭС усталяваныя турбіны, у якіх струмень вады круціць ротар. Да кожнай турбіны падлучаны электрагенератар. Лічыцца, што пры выкарыстанні ўсіх яе магчымых крыніц можна было бы атрымаць 2,25 млрд. квт гидроэлектроэнергии. На пачатак 1990-х гг. выпрацоўвалася толькі каля 363 млн. квт, або прыкладна 1% выраблянай у міры энергіі.

Найбуйныя ГЭС пабудаваныя на рацэ Парана на мяжы Бразіліі і Парагвая (магутнасцю 12,6 млн. квт), на рацэ Калумбія ў ЗША і на рацэ Енісей у Сібіры (кожная магутнасцю 6 млн. квт).

Найважнай перавагай гидроэлектроэнергии з'яўляецца выкарыстанне невычэрпных рэсурсаў. Пры гэтым, у адрозненне ад спальвання выкапня палівы, не забруджваецца атмасфера. Аднак затапленне вялікіх тэрыторый для стварэння вадасховішчаў наносіць шкоду навакольнаму асяроддзю і парушае экалагічны баланс.

Атамная энергія

З моманту стварэння атамнай бомбы ў 1945 г. вялікія надзеі звязвалі з выкарыстаннем атамных электрастанцый (АЭС) для забеспячэння асноўнай дзелі сусветных запатрабаванняў у энергіі. На пачатак 1990-х гг. 435 дзейсных АЭС выпрацоўвалі каля 1% выраблянай у міры энергіі.

У ядзерным рэактары цеплыня атрымліваюць пры расшчапленні атама радыёактыўнага элемента, вядомага як уран-235. Вылучаемае падчас ядзернай рэакцыі цеплыня выкарыстоўваецца для вытворчасці пару, вращающего турбіны для выпрацоўкі электраэнергіі.

Ізатоп U-235 складае толькі 0,7% усіх запасаў урана. Больш 99% гэта ўран-238. Запасы U-235, як і выкапня палівы, не бязмежныя. Аднак з дапамогай так званага рэактары-размножителя з U-238 можна атрымліваць іншы радыёактыўны элемент плутоній-239. Калі рэактары-размножители атрымаюць распаўсюджванне, сусветных запасаў урана годзе на тысячы гадоў.

"Мірны" атам

Атамная энергія мае шэраг пераваг. Яна забяспечвае эканомны выдатак паліва: адна тона U-235 дае больш энергіі, чым 12 млн. барэляў нафты. Гэта чысты, не забруджвальны атмасферу выгляд энергіі.

Але ёсць і недахопы. Будаўніцтва АЭС абыходзіцца дорага. Пры іх эксплуатацыі ўтворацца небяспечныя радыёактыўныя адыходы. А у выніку ядзернай аварыі, падобнай той, што адбылася на Чарнобыльскай АЭС ва Ўкраіне ў 1986 г., могуць быць заражаныя велізарныя тэрыторыі, што выкліча сур'ёзныя захворванні і нават смерць людзей. Пасля чарнобыльскай катастрофы некаторыя краіны вырашылі зачыніць свае АЭС.

Цяпер вядзецца пошук альтэрнатыўных невычэрпных крыніц энергіі. Некаторыя з іх ужо распрацоўваюцца. Энергія ветра выкарыстоўвалася сотні гадоў для плавання суднаў і працы вятракоў. Сучасныя ветравыя турбіны прызначаныя для вытворчасці электрычнасці. У адной толькі Каліфорніі ўсталяваныя 15 000 такіх вятракоў. Амерыканскія навукоўцы дашлі да высновы, што сіла ветра можа забяспечыць выпрацоўку ўсёй выраблянай у ЗША электраэнергіі. Сонечная цеплыня таксама можна ператвараць у энергію. Усталёўваныя на даху сонечныя калектары могуць забяспечыць дастатковую колькасць энергіі для бесперабойнай падачы гарачай вады і абагравання будынка. Крамянёвыя паліўныя элементы выпрацоўваюць энергію на касмічных караблях.

Энергія прыліваў

Для вытворчасці электрычнасці навучыліся выкарыстаць і энергію прыліваў, хоць з гэтым звязаныя шматлікія тэхнічныя праблемы. Часам воды прыліваў можна затрымаць з дапамогай плаціны і прымусіць іх круціць турбіны. Прылада, званае "нырэц", пераўтворыць рух хваль у энергію.

Геотермальная электраэнергія выпрацоўваецца з дапамогай цеплыні нетраў Зямлі. Прасцей за ўсё выкарыстаць геотермальную энергію гарачых крыніц і гейзераў. Ва ўсім міры налічаецца 150 геотермальных электрастанцый, змешчаных у асноўным у Ісландыі, Італіі, Новай Зеландыі і ЗША.

У 1991 г. групе фізікаў-ядзернікаў з Оксфарда (Ангельшчына) атрымалася атрымаць энергію з дапамогай ядзернага сінтэзу. Гаворка ідзе аб атрыманні бяспечнага выгляду энергіі. Акрамя вывучэння новых крыніц энергіі шматлікія краіны ўсё больш пераконваюцца ў перавагах яе эканоміі. Існуе мноства спосабаў энергазахавання: надзейная цеплаізаляцыя будынкаў, адмова ад неапраўданага выдаткоўвання, пераход на малолитражные аўтамабілі, а таксама падвышэнне энергетычнай эфектыўнасці прамысловасці за рахунак перапрацоўкі металалому і іншых адыходаў. Гэтыя меры дазволяць рацыянальней выкарыстаць энергарэсурсы планеты і значна паменшаць забруджванне навакольнага асяроддзя.