Енергія

Сучасне промислове суспільство витрачає величезну кількість енергії. Серйозні побоювання викликає проблема виснаження й раціонального використання її запасів

Незважаючи на те, що в Канаді, США, Японії й країнах Західної Європи проживає лише 12,5% населення Землі, на їхню частку доводиться 60% світових енергетичних ресурсів. І навпаки країни, які залишилися, населення яких досягає 87,5% жителів планети, споживають усього 40% цих ресурсів. Більша частина світових запасів енергії пов'язана з викопними видами палива (вугіллям, нафтою й природним газом). У цей час запаси такого палива скорочуються жахливими темпами

Жителі самих бідних країн здебільшого використовують поновлювані джерела енергії, такі як дерево й гній. Однак сьогодні їх явно недостатньо для задоволення потреб населення всієї планети, яке щорічно збільшується приблизно на 90 млн. людей

Існують і практично невичерпні джерела енергії. Людство квапиться навчитися їх використовувати до того, як виснажаться запаси викопні палива

Кам'яне вугілля

Вугілля забезпечує близько 35% вироблюваної у світі енергії. Він став застосовуватися раніше інших видів викопного палива. Більша частина покладів вугілля утворювалася в кам'яновугільний період (286-360 млн. років тому) у результаті розкладання деревоподібних папоротей і інших рослин первісних тропічних лісів, які, імовірно, росли в болотистій місцевості. У процесі гниття речовини рослинного походження перетворювалися в торф ( в окремих районах це відбувається й сьогодні), потім поступово затвердевали, утворюючи лігніт буре вугілля, і, зрештою, перетворювалися в кам'яне вугілля

Найважливішим елементом у складі кам'яного вугілля є вуглець. Найдавніші й самі тверді породи вугілля антрацити містять близько 98% вуглецю, лігніти (вік яких не перевищує 1 млн. років) лише 30%.

Світові запаси кам'яного вугілля величезні. За останніми оцінками, промислові запаси становлять близько 910 млрд. тонн, а якщо сюди додати поклади вугілля, розробка яких економічно невигідна, те ця цифра зросте приблизно до 1800 млрд. тонн. При нинішніх темпах споживання цих запасів вистачить на 200 із зайвим років. Близько 85% покладів кам'яного вугілля зосереджені в Китаї, який був Радянському Союзі й США. Причому в США перебуває 30-35% його світових запасів

Запаси нафти

Нафта забезпечує близько 40% вироблюваної у світі енергії. Вона утворювалася багато мільйонів років тому в результаті розкладання планктонів малюсіньких морських тварин і рослин. Нафта й природний газ називають вуглеводнями, тому що вони складаються із двох елементів водню й вуглецю. Нафта найважливіший і найбільш зручний із сучасних видів палива. Такі нафтопродукти, як бензин і дизельне паливо, використовуються для легкових і вантажних автомобілів і тепловозів. Ця речовина широка застосовується в промисловості, сільськім господарстві, а також як важлива сировина для виробництва фарб, косметики, ліки, барвників, добрив, волокон, пластмас і синтетичного каучуку. Багато житлові й промислові будинки обігріваються мазутними казанами. Запаси й видобуток нафти виміряються в барелях (1 барель = 159 л).

Розподіл

Поклади нафти виявлений на кожному континенті й на дні світового океану, але основні її запаси зосереджені в декількох районах. Так, на Близькому Сході перебуває 65% світових запасів нафти, причому левина частина тут належить Саудівській Аравії. Після відкриття там нових родовищ в 1990 р. загальні запаси нафти цієї країни склали понад 300 млрд. барелів, або біля чверті всіх світових ресурсів. Інші запаси розподілені таким способом: в інших країнах Азії перебуває приблизно 4% світових запасів, у Латинській Америці близько 13% ( половина з них у Венесуелі й майже половина в Мексиці), у Канаді й США близько 4%, в Африці 6% ( в основному в Лівії, інших країнах Північної Африки й Нігерії).

У Європі й азіатської частини Росії перебуває приблизно 9% світових запасів нафти, переважно на території колишнього Радянського Союзу й на дні Північного моря

Майже нерозвіданим джерелом нафти є бітумінозні, або нефтесодержащие, піски. Найбільше родовище такого піску перебуває в провінції Альберта (Канада) і по змісту нафти прирівнюється до нафтових покладів Саудівській Аравії

Споживання нафти

У трьох регіонах миру на Близькому Сході, в Африці й Латинській Америці видобуток нафти перевищує її споживання. Самими більшими споживачами є США, Канада, Японія і Європа

В 19909е рр. добова витрата нафти в США й Канаді становив близько 13 млн. барелів, а видобуток приблизно 8 млн. барелів. Усі європейські країни, включаючи колишній Радянський Союз, споживали ще 22 млн. барелів у день. Світовий видобуток нафти становив близько 61 млн. барелів у добу, з них 11 млн. барелів витягали в колишньому СССР.

Така відмінність між видобутком і споживанням нафти чревата конфліктними політичними ситуаціями. Коли в 1990 р. Ірак вторгся в Кувейт, загрожуючи при цьому нафтовим родовищам Саудівської Аравії, самі більші споживачі нафти втрутилися в конфлікт, щоб захистити свої власні інтереси, а також інтереси Кувейту, Саудівської Аравії й інших країн Перської затоки

Природний газ

Природний газ забезпечує близько 20% вироблюваної у світі енергії. Він утворювався так само, як і нафта, і звичайно його видобуток ведеться паралельно з видобутком нафти з того самого родовища. Природний газ полягає в основному з метані. Уважається, що світові запаси природного газу приблизно такі ж, як і нафти, але виміряються вони в інших одиницях кубічних метрах, а не барелях

Перше місце у світі по видобуткові природного газу займає колишній СРСР: наприкінці 19809х рр. тут витягали близько 650 млрд. м³ у рік. Далі випливають США (487 млрд. м³) Канада (96 млрд. м³), Нідерланди (80 млрд. м³) і Великобританія (45 млрд. м³). Природний газ використовується головним чином у якості палива, як для побутових, так і для промислових цілей. Крім того, ця важлива сировина для одержання хімічних продуктів, застосовуваних для виробництва мийних засобів, синтетичних волокон, фарб, пластмас і синтетичного каучуку

Там, де випробовується недолік природного газу, використовується штучний газ. Основною сировиною для його одержання служить кам'яне вугілля, при випалі якого утворюється газ і кокс

Гідроелектроенергія

Після викопного палива вода є не тільки найважливішим, але й найдавнішим джерелом енергії. Уже більш 2000 років використовуються водні колеса, які приводяться в рух плином рік, що й стали першим джерелом енергії в період промислової революції кінця XVIII сторіччя

Сьогодні міць води як джерела енергії використовується для виробництва електрики, або гідроелектроенергії. У сучасні гідроелектростанції (ГЕС) включають греблі й величезні водоймища, які забезпечують напір від падіння води з великої висоти. Замість громіздких і малоефективних водних коліс на сучасних ГЕС установлені турбіни, у яких потік води обертає ротор. До кожної турбіни підключений електрогенератор. Уважається, що при використанні всіх її можливих джерел можна було б одержати 2,25 млрд. кВт гідроелектроенергії. На початок 19909х рр. проводилося лише близько 363 млн. кВт, або приблизно 1% зробленої у світі енергії

Самі більші ГЕС побудовані на ріці Парана на границі Бразилії й Парагваю (потужністю 12,6 млн. кВт), на ріці Колумбія в США й на ріці Єнісей у Сибіру (кожна потужністю 6 млн. кВт).

Найважливішою перевагою гідроелектроенергії є використання невичерпних ресурсів. При цьому, на відміну від спалювання викопного палива, не забруднюється атмосфера. Однак затоплення більших територій для створення водоймищ завдає шкоди навколишньому середовищу й збуджується екологічний баланс

Атомна енергія

З моменту створення атомної бомби в 1945 р. більші надії зв'язували з використанням атомних електростанцій (АЕС) для забезпечення основної частки світових потреб в енергії. На початок 19909х рр. 435 діючих АЕС виробляли близько 1% зробленої у світі енергії

У ядерному реакторі тепло одержують при розщепленні атома радіоактивного елемента, відомого як уран-235. Виділюване в ході ядерної реакції тепло використовується для виробництва пари, яка обертає турбіни для виготовлення електроенергії

Ізотоп U-235 становить лише 0,7% усіх запасів урану. Більш 99% це уран-238. Запаси U-235, як і викопного палива, не безмежні. Однак за допомогою так званого реакторамразмножителя з U-238 можна одержувати інший радіоактивний елемент плутоній-239. Якщо реакторимразмножители одержать поширення, світових запасів урану вистачить на тисячі років

"Мирний" атом

Атомна енергія має ряд переваг. Вона забезпечує ощадливу витрату палива: одна тонна U-235 дає більше енергії, чому 12 млн. барелів нафти. Це чистий вид, який не забруднює атмосферу енергії

Але є й недоліки. Будівництво АЕС обходиться дорого. При їхній експлуатації утворюються небезпечні радіоактивні відходи. А в результаті ядерної аварії, подібної тієї, що відбулася на Чорнобильській АЕС в Україні в 1986 р., можуть бути заражені величезні території, яка викличе серйозні захворювання й навіть смерть людей. Після чорнобильської катастрофи деякі країни розв'язали закрити свої АЭС.

Зараз ведеться пошук альтернативних невичерпних джерел енергії. Деякі з них уже розробляються. Енергія вітру використовувалася сотні років для плавання судів і роботи вітряних млинів. Сучасні вітрові турбіни призначені для виробництва електрики. В одній лише Каліфорнії встановлено 15 000 таких вітряних млинів. Американські вчені доходили висновку, що сила вітру може забезпечити виготовлення всієї зробленої в США електроенергії. Сонячне тепло також можна перетворювати в енергію. Установлювані на даху сонячні колектори можуть забезпечити достатня кількість енергії для безперебійної подачі гарячої води й обігріву будинку. Кремнієві паливні елементи виробляють енергію на космічні кораблях

Енергія припливів

Для виробництва електрики навчилися використовувати й енергію припливів, хоча із цим зв'язане багато технічних роблем. Іноді води припливів можна затримати за допомогою греблі й змусити їх обертати турбіни. Устаткування, називане "нирок", перетворить рух хвиль вэнергию.

Геотермальна електроенергія проводиться за допомогою тепла надр Землі. Щонайпростіше використовувати геотермальну енергію гарячих джерел і гейзерів. В усьому світі налічується 150 геотермальних електростанцій, які перебувають в основному в Ісландії, Італії, Новій Зеландії й США.

В 1991 р. групі фізиківдядерників з Оксфорда (Англія) удалося одержати енергію за допомогою ядерного синтезу. Мова йде про одержання безпечного виду енергії. Крім вивчення нових джерел енергії багато країн усе більше переконуються в перевагах її економії. Існує безліч образів енергозбереження: надійна теплоізоляція будинків, відмова від невиправданої витрати, перехід на малолітражні автомобілі, а також підвищення енергетичної ефективності промисловості за рахунок переробки металобрухту й інших відходів. Ці заходи дозволять рациональнее використовувати енергоресурси планети й значно зменшать забруднення навколишнього середовища