El problema energético de la humanidad y formas de resolverlo

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

El problema energético de la humanidad cada año se vuelve más y más generalizado. Esto se debe al crecimiento de la población mundial y al desarrollo intensivo de la tecnología, lo que conduce a un nivel de consumo de energía en constante crecimiento. A pesar del uso de energía nuclear, alternativa e hidroeléctrica, la gente continúa extrayendo la mayor parte del combustible de las entrañas de la Tierra. El petróleo, el gas natural y el carbón son recursos energéticos naturales no renovables y, a estas alturas, sus reservas se han reducido a un nivel crítico.

Principio del fin

La globalización del problema energético de la humanidad comenzó en los años 70 del siglo pasado, cuando terminó la era del petróleo barato. La escasez y fuerte alza en el precio de este tipo de combustible provocó una grave crisis en la economía mundial. Y aunque su costo ha disminuido con el tiempo, los volúmenes disminuyen constantemente, por lo que el problema de la energía y las materias primasla humanidad se está volviendo más aguda.

Por ejemplo, solo en el período de los años 60 a los 80 del siglo XX, el volumen mundial de producción de carbón fue del 40%, petróleo - 75%, gas natural - 80% del volumen total de estos recursos utilizado desde principios de siglo.

A pesar de que la escasez de combustible comenzó en los años 70 y resultó que el problema energético es un problema global para la humanidad, las previsiones no contemplaban un aumento en su consumo. Se planeó que para el año 2000 el volumen de extracción de minerales aumentaría 3 veces. Posteriormente, por supuesto, estos planes se redujeron, pero como resultado de la explotación extremadamente derrochadora de los recursos que se prolongó durante décadas, hoy en día prácticamente han desaparecido.

Los principales aspectos geográficos del problema energético de la humanidad

Una de las razones de la creciente escasez de combustible es el agravamiento de las condiciones para su extracción y, en consecuencia, el encarecimiento de este proceso. Si hace unas décadas los recursos naturales estaban en la superficie, hoy tenemos que aumentar constantemente la profundidad de las minas, los pozos de gas y petróleo. Las condiciones geológicas y mineras de la aparición de recursos energéticos en las antiguas regiones industriales de América del Norte, Europa Occidental, Rusia y Ucrania se han deteriorado de forma especialmente notable.

Dados los aspectos geográficos de los problemas energéticos y de materias primas de la humanidad, debe decirse que su solución radica en expandir las fronteras de los recursos. Necesito aprender nuevozonas con condiciones geológicas y mineras más livianas. De este modo, se puede reducir el coste de producción de combustible. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la intensidad de capital general de extraer recursos energéticos en nuevos lugares suele ser mucho mayor.

Aspectos económicos y geopolíticos de los problemas energéticos y de materias primas de la humanidad

El agotamiento de las reservas naturales de combustible ha llevado a una feroz competencia en las esferas económica, política y geopolítica. Las corporaciones gigantes de combustible se dedican a la división de los recursos de combustible y energía y la redistribución de esferas de influencia en esta industria, lo que conduce a constantes fluctuaciones de precios en el mercado mundial de gas, carbón y petróleo. La inestabilidad de la situación exacerba gravemente el problema energético de la humanidad.

Seguridad energética global

Este concepto entró en uso a principios del siglo XXI. Los principios de la estrategia de dicha seguridad prevén un suministro de energía confiable, a largo plazo y ambientalmente aceptable, cuyos precios estarán justificados y se adaptarán a los países que exportan e importan combustible.

La implementación de esta estrategia solo es posible si se eliminan las causas del problema energético de la humanidad y se toman medidas prácticas para seguir proporcionando a la economía mundial combustibles tradicionales y energía de fuentes alternativas. Además, se debe prestar especial atención al desarrollo de energías alternativas.

Política de ahorro energético

Durante la época del combustible barato, muchos países del mundo han desarrollado una economía muy intensiva en recursos. En primer lugar, este fenómeno se observó en estados ricos en recursos minerales. Encabezaron la lista la Unión Soviética, Estados Unidos, Canadá, China y Australia. Al mismo tiempo, el volumen de consumo de combustible equivalente en la URSS fue varias veces mayor que en Estados Unidos.

Este estado de cosas requería la introducción urgente de políticas de ahorro de energía en los sectores doméstico, industrial, de transporte y otros de la economía. Teniendo en cuenta todos los aspectos de los problemas energéticos y de materias primas de la humanidad, comenzaron a desarrollarse e implementarse tecnologías destinadas a reducir la intensidad energética específica del PIB de estos países, y se estaba reconstruyendo toda la estructura económica de la economía mundial.

Éxitos y fracasos

Los países económicamente desarrollados de Occidente han logrado los éxitos más notables en el campo de la conservación de la energía. En los primeros 15 años, lograron reducir la intensidad energética de su PIB en 1/3, lo que llevó a una reducción de su participación en el consumo mundial de energía del 60 al 48 por ciento. Hasta la fecha, esta tendencia continúa, con un crecimiento del PIB en Occidente que supera el creciente consumo de combustible.

La situación es mucho peor en Europa Central y Oriental, China y los países de la CEI. La intensidad energética de su economía está disminuyendo muy lentamente. Pero los líderes de la anti-calificación económica son los países en desarrollo. Por ejemplo, en la mayoría de los países africanos y asiáticoslas pérdidas de combustible asociado (gas natural y petróleo) oscilan entre el 80 y el 100 por ciento.

Realidades y perspectivas

El problema energético de la humanidad y las formas de resolverlo hoy preocupan a todo el mundo. Para mejorar la situación existente, se están introduciendo diversas innovaciones técnicas y tecnológicas. Para ahorrar energía, se están mejorando los equipos industriales y municipales, se están produciendo automóviles más eficientes en combustible, etc.

Entre las principales medidas macroeconómicas se encuentra un cambio gradual en la estructura misma 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, es necesario prestar especial atención al desarrollo y la implementación de tecnologías fundamentalmente nuevas disponibles en la etapa actual de la revolución científica y tecnológica.

Industria de la energía 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 puesto en funcionamiento reactores nucleares de nueva generación. Los científicos nucleares una vez más están discutiendo activamente el tema de los reactores alimentados por neuronas rápidas que, como se imaginó una vez, se convertirán en una nueva ola de energía nuclear mucho más eficiente. Sin embargo, su desarrollo se interrumpió, pero ahora este tema ha vuelto a ser relevante.

Uso de generadores MHD

La conversión directa de energía térmica en electricidad sin calderas de vapor ni turbinas permiterealizar generadores magnetohidrodinámicos. El desarrollo de esta dirección prometedora comenzó a principios de los años 70 del siglo pasado. En 1971, se lanzó en Moscú el primer MHD industrial piloto con una capacidad de 25 000 kW.

Las principales ventajas de los generadores magnetohidrodinámicos son:

• alta eficiencia;
• ambiental (sin emisiones nocivas a la atmósfera);
• inicio instantáneo.

Turbogenerador criogénico

El principio de funcionamiento de un generador criogénico es que el rotor se enfría con helio líquido, lo que produce el efecto de la superconductividad. Las ventajas indiscutibles de esta unidad incluyen alta eficiencia, bajo peso y dimensiones.

Se creó un prototipo piloto de un turbogenerador criogénico en la era soviética, y ahora se están realizando desarrollos similares en Japón, EE. UU. y otros países desarrollados.

Hidrógeno

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

Generadores electroquímicos

Estas son pilas de combustible que también funcionan con hidrógeno. El combustible pasa a travésmembranas poliméricas con una sustancia especial - un catalizador. Como resultado de una 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 de pila de combustible se caracterizan por la mayor eficiencia (más del 70 %), que es el doble que las centrales eléctricas convencionales. Además, son fáciles de usar, silenciosos durante el funcionamiento y fáciles de reparar.

Hasta hace poco, las pilas de combustible tenían un alcance limitado, por ejemplo, en la investigación espacial. Pero ahora se está trabajando activamente en la introducción de generadores electroquímicos en la mayoría de los países económicamente desarrollados, entre los cuales Japón ocupa el primer lugar. La potencia total de estas unidades en el mundo se mide en millones de kW. Nueva York y Tokio, por ejemplo, ya tienen centrales eléctricas que utilizan este tipo de células, y el fabricante de automóviles alemán Daimler-Benz fue el primero en crear un prototipo funcional de un automóvil con un motor que funciona según este principio.

Fusión termonuclear controlada

Durante varias décadas, se han realizado investigaciones en el campo de la energía termonuclear. La energía atómica se basa en la reacción de fisión nuclear, y la energía termonuclear se basa en el proceso inverso: los núcleos de los isótopos de hidrógeno (deuterio, tritio) se fusionan. En el proceso de combustión nuclear de 1 kg de deuterio, la cantidad de energía liberada es 10 millones de veces mayor que la que se obtiene del carbón. ¡El resultado es realmente impresionante! Es por ello que la energía termonuclear se considera una de las áreas más prometedoras para resolver los problemas de la economía global. Déficit energético.

Pronósticos

Hoy existen varios escenarios para el desarrollo de la situación en el sector energético 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, en términos de consumo, los países en desarrollo superarán a los desarrollados.

A mediados del siglo XXI, la cantidad de fuentes de energía fósil debería disminuir significativamente, pero la proporción de fuentes de energía renovables, en particular las fuentes eólica, solar, geotérmica y mareomotriz, aumentará.