Невозобновляемые источники энергии

Содержание:

1)Введение          2

2)Нефть          4

3)Природные горючие  газы       6

4)Каменные угли         7

5)Торф          9

6)Теплота скрытая  в земной коре      10

7)Ресурсы ядерной  энергетики      10

8)Выводы          14

9)Использованные  источники      15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение:

     К невозобновляемым источникам энергии  относятся природные источники, которые образуются или восстанавливаются  гораздо медленнее, чем расходуются: уголь, нефть, природный газ, торф, ядерное  горючее. 
 По оценкам специалистов, запасов ископаемых энергоресурсов хватит еще на 40-100 лет. С каждым годом их добывают во все более труднодоступных местах. Поэтому их добыча становится дороже и экономическая эффективность использования ископаемого топлива стремительно снижается.

      Основными факторами, определяющими степень  использования  любого  источника  энергии, являются его оценочные  запасы, чистый  выход  полезной  энергии,  стоимость, потенциальные  опасные воздействия на окружающую вреду,  а  также  социальные последствия  и влияние на безопасность государства. Каждый  источник  энергии обладает преимуществами и недостатки. 

Нефть

Нефть - природное  ископаемое, энергоноситель, легковоспламеняющаяся  жидкость, которая находится в  горных породах на глубине от нескольких метров до нескольких километров. В настоящее время большинство ученых предполагают, что остатки умерших растений и животных погружались на дно древних водоемов, заносились песком и илом и под воздействием повышенного давления и температуры в течение очень длительного времени (не менее 500000 лет). 92% добываемой нефти используется качестве топлива, а 8 % - как ценное химическое сырье.

      Обычную  сырую  нефть  можно  легко  транспортировать,  она   является

относительно  дешевым и имеющим широкое  применение  видом  топлива,  обладает высоким значением чистого выхода полезной энергии. Однако  доступные  запасы нефти могут быть исчерпаны через 40-80 лет, при сжигании нефти  в  атмосферу выделяется  большое  количество  углекислого  газа,  что  может  привести  к глобальному изменению климата планеты.

       Нетрадиционная  тяжелая  нефть,  остаток  обычной   нефти,   а   также

добываемая из нефтеносных сланцев и песка, может увеличить запасы нефти.  Ноона  является  дорогостоящей,  обладает  низким  значением  чистого   выхода полезной  энергии,  требует  для  переработки  большого  количества  воды  и оказывает более вредное воздействие на окружающую среду, чем обычная нефть. 
 Накопленная мировая добыча нефтей по состоянию на 01.01.10 г. оценивается в 140,0 млрд. т. При этом весьма важно, что в последние 5 лет (начиная с 2005 г.) она стала близкой к 4,0 млрд. т/год и растет незначительно, несмотря на высокий уровень мировых цен. При этом в накопленной добыче ведущую роль сыграли традиционные нефтедобывающие страны. На долю стран Ближнего и Среднего Востока приходится около 28%, Северной Америки – 24% и стран СНГ – 15%. 
 Доля 10 стран, достигших наибольшего уровня извлечения нефти из недр, сегодня, достигает 65% от общей мировой годовой ее добычи (>2,5 млрд. т/год). Эти же страны обладают и наибольшими разведанными доказанными (proved) запасами нефти. Однако приведенные ниже данные об их уровнях добычи и разведанных запасах свидетельствуют о широком диапазоне колебаний отношения – разведанные запасы/годовая добыча. Это отношение прямо не отражает обеспеченность ресурсами нефтедобывающей промышленности в годах. Его уменьшение чаще всего указывает на недостаточный размах геолого-разведочных работ, снижение качества нефтей, исчерпание ресурсов крупных месторождений и системные ошибки государственного управления ресурсным потенциалом недр.

      В целом разведанные доказанные мировые  запасы, включая тяжелые нефти  и битуминозные песчаники Атабаски (Канада), близки к 200,0 млрд. т . Кроме  того, не менее 200 млрд. т имеется  в предварительно оцененных известных месторождениях и прогнозных геологических ресурсах в нефтеносных зонах и бассейнах, включая шельфы Северного Ледовитого океана . При прогнозируемом максимальном росте уровней годовой нефтедобычи в 30-40-е годы XXI века – 4,2-4,5 млрд. т/год разведанные сегодня мировые запасы нефти и прогнозные ресурсы позволяют в конце текущего столетия возможность добычи нефти на уровне 3,5-2,5 млрд. т/год .

Природные горючие газы

Четверть всей энергии в мире вырабатывается из природного газа. По добыче газа Россия устойчиво занимает первое место в мире.  
Залежи природного газа обычно находятся вместе с нефтью, хотя существуют чисто газовые месторождения. Природный газ, как нефть и уголь, образовался в земле из останков растений и мелких животных. 
 Содержание энергии в природном газе почти такое же высокое, как в нефти. Природный газ используется как топливо на электростанциях, как бытовое топливо, как сырье в промышленности, и т.д.

      Природный газ является самой чистой формой невозобновляемой энергии: в нем очень низкое содержание ядовитых веществ, и он может сгорать очень быстро, поэтому он прост в использовании. Тем не менее, проблемы выбросов углекислого газа при использовании природного газа остаются. Газ можно транспортировать к месту потребления по трубам. Можно снизить температуру, чтобы газ перешел в жидкое состояние. Тогда его можно перевозить в нефтяных танкерах.

      Обычный природный газ дает больше тепла  и  сгорает  более  полно,  чем

другие ископаемые  виды  топлива,  является  многосторонним  и  относительно

дешевым видом  топлива и обладает высоким значением  чистого  выхода  полезной энергии. Но его запасы могут быть исчерпаны  через  40-100  лет.

      Уголь был первым используемым невозоб-новляемым  энергоисточником, который стал использовать человек. Уголь и пар положили начало эпохе промышленного капитализма в Европе и Америке.

      Накопленная мировая добыча природного горючего газа (свободного и попутного) оценивается  в 90,0 трлн. м3. При этом важно подчеркнуть, что за последние 20 лет добыча природного газа возросла в 1,7 раза и превысила в 2009 году 3,0 трлн. м3. На Россию и США, при этом приходится почти 40% мировой его добычи. Разведанные доказанные запасы природного газа в мире составляют около 190 трлн. м3. Суммарные извлекаемые мировые ресурсы газа оцениваются в 460-480 трлн. м3, из которых более 45% приходится на Россию, 17-18% – на Ближний и Средний Восток, 6-7% на Африку и 4-5% на Северную Америку . 
 Намечаемое увеличение мировой добычи природного газа вполне обеспечено его ресурсами до конца текущего столетия. При этом надо иметь в виду, что прогнозные ресурсы горючего газа (свободного и попутного) существенно превышают ресурсы нефтей. В связи с успешным развитием газохимических технологий в ближайшие годы станет возможным и эффективным получение из газа (включая и попутный нефтяной газ) бензина и других топлив для транспортных средств по вполне приемлемым ценам. Решение этой проблемы поможет надежно обеспечить топливом транспортные и другие технические средства по крайней мере до конца текущего столетия.  
При существенном снижении потребления газа для производства электроэнергии природный газ, несомненно, мог бы существенно усилить свою роль в обеспечении потребностей в топливе транспортных средств и в следующем веке.  

Каменные  угли

      Уголь - самый распространенный в  мире  вид  ископаемого  топлива.  Он

обладает высоким  значением чистого выхода полезной энергии при  производстве электричества  и выработке высокотемпературного  тепла  для  производственных процессов, и относительно дешев. Но уголь  чрезвычайно грязен,  его добыча опасна и наносит вред  окружающей  среде,  так же  как и сжигание,  если отсутствуют дорогостоящие специальные устройства  контроля   за   уровнем загрязнения воздуха; выделяет больше углекислого газа на единицу полученной энергии, чем другие ископаемые виды топлива,  и  неудобно  его  использовать для движения транспорта и отопления домов, если предварительно не  перевести его в газообразную  или  жидкую  форму.

     Уголь образовался из остатков отмерших растений за несколько сотен миллионов лет под действием давления, температуры и микроорганизмов. Уголь был первым используемым невозобновляемым энергоисточником, который стал использовать человек. Уголь и пар положили начало эпохе промышленного капитализма в Европе и Америке. 
 Доступные для добычи запасы угля будут исчерпаны в текущем столетии.

Накопленная добыча каменных и бурых углей для  энергетики, к сожалению, может быть оценена лишь по косвенным данным, т.к. системный учет объемов их добычи был организован лишь в послевоенный период, во второй половине ХХ века. За последние 20 лет (с 1990 до 2010 гг.) в мире было добыто более 1,0 трлн. т каменных и бурых углей (без коксующихся).

Основными странами, добывающими сегодня угли, используемые в энергетике, являются:

В целом разведанные  подтвержденные запасы углей в мире превышают 850,0 млрд. т, при общих разведанных  запасах 3,6 трлн. т. 
Несомненно, что запасы углей для обеспечения намечаемых уровней производства электроэнергии вполне достаточны не только на XXI век, но и на более продолжительное время. Как хорошо известно, развитие электроэнергетики, базирующейся на использовании углей, сдерживается высоким уровнем выбросов парниковых газов, сильным загрязнением окружающей среды, а также высокими расходами на добычу и транспорт углей. Радикальные научно-технические решения, снимающие эти проблемы, даже при успешном вовлечении альтернативных источников производства электроэнергии не снимут в повестки дня быстрый рост доли углей в балансе природных энергетических источников в XXI веке. 

Торф

Торф – ценнейший  природный материал. Это самое  молодое ископаемое, образующееся на болотах при разложении отмерших частей деревьев, кустарников, трав и  мхов. По сути, это молодой уголь. Растения после отмирания попадают в сильно увлажненную, бедную кислородом среду и разлагаются только частично, поэтому их остатки из года в год накапливаются.

      Основные  достоинства торфа как энергоносителя:

• низкая себестоимость,
• малое количество образующихся при сжигании соединений серы,
• достаточно полное сгорание (малое количество образующейся золы)

      Недостатки:

• низкая теплота сгорания,
• трудности сжигания из-за высокого содержания влаги (до 65%). При высокой степени прессования (торфяной брикет) влажность снижается, но при этом повышается стоимость.

      Многие  специалисты считают, что торф является перспективным топливом. Но, также  как и другие виды ископаемых ресурсов, торф расходуется быстрее, чем образуется. Кроме этого, для добычи торфа  осушаются болота – ценнейший ресурс питания рек, место обитания множества ценных видов живых организмов. 
 
 

Теплота, скрытая в земной коре

     Теплота, скрытая в земной коре, или геотермальная  энергия, преобразуется в невозобновимые подземные месторождения сухого пара, водяного пара и горячей воды в различных местах планеты. Если эти месторождения расположены достаточно близко к земной поверхности, полученное при их разработке тепло можно использовать для отопления помещений и выработки электроэнергии. Они могут обеспечить энергией на 100-200 лет области, расположенные вблизи месторождений, причем по умеренной цене. Они обладают средним значением чистого выхода полезной энергии и не выделяют углекислый газ. Хотя и этот вид источника энергии приносит немало неудобств при добыче и немалое загрязнение окружающей среды. 

Ресурсы ядерной энергетики

     Сегодня во всем мире атомные электростанции (АЭС) дают примерно 17 % производимой на Земле электроэнергии. А доля атомной  энергетики в мировом производстве всех видов энергии чуть больше 6 %. 

      Реакция ядерного  деления  -  также  источник  энергии,  причем  очень

перспективный. Основными преимуществами этого  источника энергии  заключаютсяв том, что ядерные реакторы не выделяют углекислого  газа  и  иных  веществ, вредных для окружающей  среды,  и  степень  загрязнения  воды  и  почвенного покрова  находится  в  допустимых  пределах,  при  условии,  что  весь  цикл ядерного топлива протекает нормально. К недостаткам можно  отнести  то,  что очень велики  затраты  на  оборудование  для  обслуживания  этого  источника энергии; обычные атомные  электростанции  могут  использоваться  только  для производства электроэнергии; существует риск крупной  аварии;  чистый  выход полезной энергии низок; не разработаны хранилища для радиоактивных  отходов.

      В силу вышеперечисленных  недостатков  этот  источник  энергии  в  настоящеевремя  мало  распространен.  Поэтому  экологически  чистое  будущее   -   за альтернативными  источниками энергии.

      Из  двух возможных природных источников ядерной энергетики – урана и тория, пока в практическом использовании находится лишь уран. В будущем возможно потребуется и торий. 
 Суммарные ресурсы урана, использованные в атомной энергетике, не могут оцениваться по количеству его добычи из недр. Как известно, некоторая его часть была использована и для других целей, в частности для производства оружия. Однако основная часть добытого урана сегодня находится в хранилищах облученного ядерного топлива (ОЯТ), т.к. КПД использования энергии заключенной в уране, к сожалению не превышает 1%. В мире пока используются в основном легководные реакторы на тепловых нейтронах в открытом топливном цикле, без использования технологий рециклинга ОЯТ. 
Новые технологии современного этапа развития атомной энергетики именуются ренессансными и связаны с ее переводом на замкнутый топливный цикл с использованием реакторов на быстрых нейтронах. Однако этот процесс происходит на фоне ускоренного введения в действие легководных реакторов.  По данным МАГАТЭ в конце 2010 г. находилось в эксплуатации 441 энергетический реактор, строилось 60 новых блоков. Уже сегодня Франция, Литва Словакия, Бельгия, Швеция и Украина на АЭС производят более половины электроэнергии. К 2030 г. установочная мощность АЭС может составить 1000 ГВт при 370 ГВт в 2010 г. 
 Мировое производство урана, начатое в середине 40-х годов прошлого столетия не было стабильным. До 1957 г. оно быстро развивалось и достигло 48,0 тыс. т в год. Затем к 1964 г. упало до 30,0 тыс. т/год. С середины 60-х годов динамично росло и к началу 80-х достигло 68,0 тыс. т/год. Затем в начале 1990-х оно снизилось до 30,0 тыс. т/год и лишь последнее 10-летие стало медленно нарастать до 40,0 тыс. т/год. 
 Как видно на рис. 3 хорошо проявлены два «пика» максимального взлета производства первичного урана. 

      Первый  пик подъема его добычи связан с гонкой ядерных вооружений, а второй – с «дочернобыльским этапом» развития атомной энергетики. Последствия этой технологической катастрофы в энергетике были преодолены лишь к началу нового XXI века. Именно последние 10 лет происходит заметный прогресс в решении многих проблем дальнейшего развития атомной энергетики. 
 Ведущее место в добыче урана до 1991 г. занимал СССР. После его распада в России осталось лишь одно горнодобывающее предприятие. Добыча урана в нашей стране, начиная с 1992 г., снизилась до 2,5-3,5 тыс. т в год, что составляет 7-8% от мирового уровня. До 2005 г. половину мирового уранового концентрата производили Канада и Австралия. Начиная с 2008 г. в тройку лидеров вошел Казахстан и в 2010 г., с уровнем добычи урана, превысившим 10,0 тыс. т/год, вышел на первое место в мире. Добыча урана в этой стране прогрессивными методами подземного выщелачивания («ПВ»), разработанными и освоенными еще в СССР, растет быстрыми темпами и к 2015 г. планируется на уровне 15,0 тыс. т/год. Разведанные здесь подтвержденные запасы по себестоимости добычи урана <80 долларов США за 1 кг урана, составляют около 350,0 тыс. т , что обеспечивает дальнейшее наращивание его производства. 
 Мировые общие запасы урана сегодня достигают 5,0 млн. т. Суммарное производство урана за все время существования атомной промышленности превысило 2,5 млн. т. В реакторах использовано 1,9 млн. т. В складских запасах имеется не менее 600 тыс. т урана. Почти 500,0 тыс. т его имеется в хвостах изотопного обогащения. Значительная доля урана сосредоточена в хранилищах ОЯТ, хотя часть его переработана. При вводе в действие усовершенствованных тепловых реакторов, организации рециклинга ОЯТ, использовании МОХ-топлива и сбалансированном развитии атомной энергетики на быстрых нейтронах к 2050 г. возможно увеличить ядерные мощности до 2000 ГВт за счет имеющихся суммарных установленных и прогнозных ресурсов природного урана . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выводы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Источники информации:

1)http://oko-planet.su

2)Википедия