Презентация по географии "Причины глобальной энергетической проблемы"

Слайд #1

Причины глобальной энергетической проблемы

Слайд #2

Значение глобальной энергетической проблемы.

Глобальная энергетическая проблема — это проблема обеспечения человечества топливом и энергией в настоящее время и в обозримом будущем.
Энергетика имеет основополагающее значение для экономического роста и экологической устойчивости. Доступ к недорогой, надёжной и устойчивой энергии жизненно важен для ликвидации крайней нищеты и содействия всеобщему прогрессу. Однако в ряде развитых и развивающихся стран наблюдается, наоборот, избыточное потребление энергетических ресурсов и энергии в целом.
Энергетическая проблема остаётся одной из наиболее острых в мире. Это объясняется двумя основными факторами. Во-первых, это растущий разрыв между высокими темпами развития энергоёмких производств в развитых и ряде развивающихся стран и запасами невозобновляемых энергоресурсов (нефть, газ, уголь). Во-вторых, это рост негативных экологических последствий развития энергетики при сохранении традиционной структуры топливно-энергетического баланса и преобладании в ней загрязняющих видов энергии.

Слайд #3

Причины энергетической проблемы
Главной причиной возникновения глобальной энергетической проблемы является быстрый рост потребления энергетических ресурсов в XX в. и объёмов их извлечения из земных недр. Только за период с начала ХХ в. и до 1980-х гг. в мире было добыто и потреблено больше минерального топлива, чем за всю предшествующую историю человечества. С 1960 по 1980 г. из недр Земли было извлечено 40 % угля, почти 75 % нефти и около 80 % природного газа от общего количества, добытого с начала века.
Со стороны предложения энергетическая проблема вызвана открытием и эксплуатацией огромных нефтегазовых месторождений в Западной Сибири, на Аляске (рис. 158), на шельфе Северного моря. Со стороны спроса проблема усугубляется ростом объёмов развития мирового транспорта, промышленных производств.

Слайд #4

Динамика потребления энергетических ресурсов в развивающихся странах.
Современная эпоха развития мирового хозяйства со второй половины ХХ в. характеризуется устойчивым ростом производства и потребления энергии при увеличении темпов потребления. По данным за 2018 г., объём производства энергии в мире составил 14,5 млрд т нефтяного эквивалента, потребления — 14,4 млрд т нефтяного эквивалента. Ежегодный рост объёмов производства энергии составляет 2,1 %, рост объёмов потребления энергии — 2,0 %. При этом объёмы потребления увеличились за последние 50 лет в мире в 4 раза.
Современная эпоха развития мирового хозяйства со второй половины ХХ в. характеризуется устойчивым ростом производства и потребления энергии при увеличении темпов потребления . По данным за 2018 г., объём производства энергии в мире составил 14,5 млрд т нефтяного эквивалента, потребления — 14,4 млрд т нефтяного эквивалента. Ежегодный рост объёмов производства энергии составляет 2,1 %, рост объёмов потребления энергии — 2,0 %. При этом объёмы потребления увеличились за последние 50 лет в мире в 4 раза.
Главная тенденция динамики этих двух процессов, которая и является причиной глобальной энергетической проблемы, — это увеличение различий между развитыми и развивающимися странами в характере динамики использования энергии и подходах к нему.

Слайд #5

Динамика потребления энергетических ресурсов в развитых странах.
В развитых странах отмечается сокращение объёмов производства и потребления, в некоторых — отрицательная ежегодная динамика. Основной принцип использования энергии в них — энергосбережение. Например, в Европе потребление энергии снижается на 0,5 % в год, в Великобритании — на 1,5 %, в Германии, Италии, Португалии, Бельгии — на 0,5 %. В Японии ежегодные темпы сокращения потребления энергии составляют 1,2 %. Минимальными объёмами потребления энергии в мире характеризуются такие развитые страны, как Новая Зеландия, Португалия и Норвегия.
Ускоренно происходит увеличение объёмов производства и потребления энергии. Странами с наибольшими объёмами потребления являются Китай, США и Индия

Слайд #6

Прогноз потребления энергетических ресурсов в развитых и развивающихся странах
До 2050 г. нефть, газ и уголь сохранят доминирующую роль в первичном топливно-энергетическом балансе планеты. Однако эти ресурсы перераспределятся. Если сегодня первенство за нефтью, далее следуют уголь и газ, то в будущем лидерство перейдёт к газу, сравнительные преимущества которого заключаются в большом объёме запасов и экологичности. По прогнозам, к 2040 г. в мире будет происходить дальнейшее увеличение объёмов потребления энергии (рис. 163). Оно будет обеспечиваться преимущественно развивающимися странами Азиатско-Тихоокеанского региона и Ближнего Востока.

Слайд #7

Влияние энергетики на окружающую среду.
Развитие энергетики влечёт за собой негативные последствия. Происходят выбросы в атмосферу, гидросферу и литосферу углеводородов, в том числе высокоактивного парникового газа метана, сероводорода, оксидов азота, оксидов углерода, различных нефтепродуктов и других высокотоксичных отходов.
По данным Международного энергетического агентства, глобальные выбросы углекислого газа, связанные с энергетическим использованием углеводородов, в 2019 г. перестали расти. После двух лет роста глобальные выбросы в 2019 г. составили 33 Гт, несмотря на рост мировой экономики на 2,9 %. Это связано, главным образом, с сокращением выбросов в электроэнергетике развитых стран благодаря возрастающей роли возобновляемых источников (в основном ветра и солнца), переходу приоритетов использования с угля на природный газ и увеличению производства атомной энергии.
Глобальные выбросы углекислого газа от использования угля сократились почти на 200 млн т, или на 1,3 %, по сравнению с 2018 г., компенсировав увеличение выбросов от сжигания нефти и природного газа. В странах с развитой экономикой выбросы сократились более чем на 3,2 %.
Ответственность за бо́льшую часть загрязнения планеты несут всего несколько стран. Странами с наибольшими объёмами выбросов являются Китай, США, Индия, Россия и Япония. На долю Китая пришлось 28 % выбросов, США — 19 %, Индии — 7 %.

Слайд #8

Геоэкологические проблемы использования традиционных источников энергии. Тепловые электростанции.
Традиционная энергетика предполагает использованием ископаемого топлива — угля, мазута, природного газа, сланцев, энергии воды и энергии атома.
большинстве стран мира доля электроэнергии, вырабатываемой на ТЭС, составляет более 50 %. Коэффициент полезного действия ТЭС составляет в среднем 36–39 %. Наряду с топливом ТЭС потребляет значительное количество воды. Типичная ТЭС мощностью 2 млн кВт ежесуточно потребляет 18 000 т угля, 2500 т мазута, 150 000 м3 воды. На охлаждение отработанного пара на ТЭС используются ежесуточно 7 млн м3 воды, что приводит к тепловому загрязнению водоёма-охладителя.
Основное количество энергии в настоящее время вырабатывается на ТЭС за счёт использования нефтепродуктов. Таким образом, структура запасов ископаемого топлива не соответствует структуре его современного потребления при производстве энергии. Поэтому переход на новую структуру потребления ископаемого топлива (угля) вызовет значительные экологические проблемы, материальные затраты и изменения во всей промышленности. В связи с этим ряд стран уже начал структурную перестройку энергетики.

Слайд #9

Геоэкологические проблемы использования гидроэлектростанций
Сооружение ГЭС (особенно на равнинных реках) приводит ко многим экологическим проблемам. Водохранилища, необходимые для обеспечения равномерной работы ГЭС, вызывают изменения климата на прилегающих территориях на расстояниях до сотен километров, являются естественными накопителями загрязнений.
В водохранилищах развиваются сине-зелёные водоросли, ускоряются процессы эфтрофикации, что приводит к ухудшению качества воды, нарушает функционирование экосистем. При строительстве водохранилищ нарушаются естественные нерестилища, происходит затопление плодородных земель, изменяется уровень подземных вод.
Более перспективным является сооружение ГЭС на горных реках. Это обусловлено более высоким гидроэнергетическим потенциалом горных рек по сравнению с равнинными.

Слайд #10

Геоэкологические проблемы использования атомных электростанций
В течение длительного времени АЭС представлялись как наиболее экологически чистый вид электростанций и как перспективная замена ТЭС, оказывающих влияние на глобальное потепление. Однако процесс безопасной эксплуатации АЭС ещё не решён.
В то же время замена основной массы ТЭС на АЭС для устранения их вклада в загрязнение атмосферы в масштабе планеты не осуществима из-за огромных экономических затрат на производство атомной энергии.
Среди основных проблем использования АЭС можно выделить следующие: 1) безопасность реакторов; 2) снижение выбросов диоксида углерода; 3) снятие с эксплуатации реакторов на АЭС.
По данным Всемирной ядерной ассоциации (WNA), более 130 промышленных ядерных установок уже выведены из эксплуатации либо ожидают этой процедуры. Но во всех случаях возникает проблема утилизации радиоактивных отходов, которые надо надёжно изолировать и хранить длительный срок в специальных хранилищах.
Опасность использования АЭС для распространения ядерного оружия. Каждый реактор производит ежегодно плутоний в количестве, достаточном для создания нескольких атомных бомб. В отработавшем ядерном топливе (ОЯТ), которое регулярно выгружается из реакторов, содержится не только плутоний, но и целый набор опасных радиационных элементов. Поэтому МАГАТЭ старается держать под контролем весь цикл обращения с отработавшим ядерным топливом во всех странах, где работают АЭС.

Слайд #11

Геоэкологические проблемы использования альтернативных источников энергии.
Считается, что использование возобновляемых источников энергии является реальным способом остановить изменения климата без создания новых угроз для ныне живущих и будущих поколений. Однако опыт их использования в течение более 50 лет показывает и обратную картину — проявление негативных последствий. Рассмотрим эти вопросы более подробно.

Слайд #12

Геоэкологические проблемы использования ветровой энергетики
Ветровые электрогенераторы имеют широкий спектр отрицательных экологических последствий, выявленных только после того, как в 1970 г. начался период активного возрождения ветровой энергетики.
Главные недостатки ветровой энергетики — низкая энергетическая плотность, сильная изменчивость в зависимости от погодных условий, необходимость утилизации отработанных ветрогенераторов, ярко выраженная географическая неравномерность распределения ветровой энергии.
Ещё одной важной проблемой использования ветровых генераторов являются сильные вибрации их несущих частей, которые передаются в грунт.
Так как скорость вращения лопастей ветровых генераторов близка к частоте синхронизации телевидения ряда стран, то работа ветровых генераторов нарушает приём телепередач в радиусе 1–2 км от генератора. Ветровые генераторы являются также источниками радиопомех.
Вращение лопастей ветровых генераторов губит птиц. Так как обычно ветровые установки в больших количествах располагаются в районах сильных ветров (хребты, морское побережье), то они могут приводить к нарушению миграции перелётных птиц. В Бельгии установили, что это приводит к нарушению устойчивости экосистем полей, расположенных в зоне ветровых установок, в частности наблюдается падение урожайности.
Наконец, ветровая энергетика требует больших площадей для размещения установок. Поэтому системы ветровых установок стараются размещать в безлюдной местности, что, в свою очередь, удорожает стоимость передачи энергии.

Слайд #13

Геоэкологические проблемы использования солнечной энергии
Мощность солнечной радиации, поглощённой атмосферой и земной поверхностью, составляет 105 ТВт (1017 Вт). Эта величина кажется огромной по сравнению с современным мировым энергопотреблением, равным 10 ТВт. Поэтому её считают наиболее перспективным видом нетрадиционной (альтернативной) энергетики. Крупнейшим в мире солнечным парком является Тэнгэр (Китай).
Использование энергии солнца предполагает обязательное наличие накопителей электроэнергии достаточной ёмкости. Как правило, это обычные аккумуляторы. Поэтому, если рассматривать солнечную энергетику полного цикла, то суммарное влияние такой энергетики на загрязнение окружающего пространства оказывается не таким уж и незначительным.

Слайд #14

Геоэкологические проблемы использования волновой энергии
В ряде волновых установок для повышения эффективности плотность волновой энергии искусственно повышается. Изменяя рельеф дна в прибрежной зоне, можно сконцентрировать морские волны подобно линзе, фокусирующей световые волны. Если сфокусировать волны с побережья длиной в несколько километров на фронте в 500 м, то высота волны может достигнуть 30 м. Попадая в специальные сооружения, вода поднимается на высоту в 100 м.
Перед волновой энергетикой не стоит в острой форме проблема воздействия на окружающую среду. Однако если значительная часть акватории будет покрыта волновыми преобразователями, это может привести к негативным экологическим последствиям. Это связано с тем, что волны играют важную роль в очистке поверхности моря и приводного слоя воздушного потока от загрязнения. Поэтому волновую энергетику следует рассматривать только как дополнительный к традиционным источник энергии, который может иметь значение только в некоторых районах мира.

Слайд #15

Геоэкологические проблемы использования геотермальной энергии
Наиболее доступна геотермальная энергетика в зонах повышенной вулканической деятельности и землетрясений. Такая привязка к определённым районам является одним из её недостатков.
Использование геотермальной энергии имеет отрицательные экологические последствия. Для конденсации пара на геотермальных станциях используется большое количество охлаждающей воды, поэтому геотермальные станции являются источниками теплового загрязнения. При одинаковой мощности с ТЭС или АЭС геотермальная электростанция потребляет для охлаждения значительно большее количество воды, т. к. её КПД ниже.
Сброс сильно минерализованной геотермальной воды в поверхностные водоёмы может привести к нарушению их экосистем. В геотермальных водах в больших количествах содержится сероводород и радон, который вызывает радиоактивное загрязнение окружающей среды.

Слайд #16

Основные пути решения глобальной энергетической проблемы
Существует два пути решения энергетической проблемы: экстенсивный и интенсивный
Экстенсивный путь предполагает дальнейшее наращивание добычи традиционных энергоресурсов и абсолютный рост энергопотребления. Этот путь реализуется в современной мировой экономике. Следует отметить, что при нынешних условиях тонна сбереженного в результате соответствующих мер энергоносителя обходится в несколько раз дешевле, чем тонна дополнительно добытого. Данное обстоятельство стало для многих стран мощным стимулом повышения эффективности использования энергоресурсов.
Интенсивный путь заключается в первую очередь в снижении энергозатрат на единицу произведенной продукции, последовательно проводимом развитыми странами, что позволило значительно смягчить последствия энергетического кризиса
На современном этапе и еще на долгие годы вперед решение глобальной энергетической проблемы будет зависеть от степени снижения энергоемкости экономики, т.е. от расхода энергии на единицу произведенного ВВП.
Таким образом, глобальной энергетической проблемы в ее прежнем понимании как угрозы абсолютной нехватки ресурсов в мире не существует. Тем не менее проблема обеспечения энергоресурсами сохраняется в модифицированном виде.