Традиционные источники энергии К традиционным источникам энергии относятся нефть, газ и уголь. К их преимуществам по сравнению с нетрадиционными источниками энергии можно отнести налаженную технологию добычи и сбыта, а к недостаткам - загрязнение окружающей среды, сложность извлечения и ограниченность запасов. В настоящее время нефть является основным энергоресурсом в мировой энергетической системе, ее доля в суммарном энергопотреблении составляет около 39%, а в некоторых странах этот показатель превышает 60%. Нефть и нефтепродукты традиционно используются как сырье для производства электро- и теплоэнергии, в качестве моторного топлива, а также как полуфабрикат для химической промышленности. Мировые запасы нефти составляют около 140 млрд. тонн. Основные ресурсы сосредоточены на Ближнем и Среднем Востоке (64%). Второе место по объему разведанных запасов занимает Америка (15%), за ней следуют Центральная и Восточная Европа (8%) и Африка (7%). Доля газа в мировом энергопотреблении составляет на данный момент около 23%. Газ используется в топливно-энергетической, металлургической, химической, пищевой и целлюлозной промышленности. При этом природный газ является более экологически чистым видом топлива, чем нефть или уголь. Для получения одинакового количества энергии объем образующейся двуокиси углерода при сжигании газа на 50% меньше, чем при сжигании угля, и на 30% меньше, чем при сжигании мазута. На начало 2004 года мировые доказанные запасы природного газа составляли около 164 трлн. куб. м. Основные месторождения сосредоточены в двух регионах - в России (34,6%) и на Среднем Востоке (35,7%). По оценкам экспертов, доля угля в структуре мирового топливно-энергетического баланса на 1 января 2004 года составляла около 24%. Основными отраслями, потребляющими уголь, являются металлургия и электроэнергетика. При этом на долю "энергетических углей" приходится около 75% от общего объема добываемых запасов, на долю "металлургических" - 25%. Несмотря на значительные объемы разведанных запасов, уголь значительно уступает природному газу и нефти по затратным и экологическим показателям его использования, в результате чего спрос на этот вид сырья неуклонно падает. В настоящее время доказанные мировые запасы угля составляют около 600 млрд. тонн. Большая часть угольных запасов сосредоточена в Северной Америке (24,2%), Азиатско-Тихоокеанском регионе (30,9%) и странах СНГ (30,6%). На долю атомной энергии приходится около 7% от общемирового производства энергии, причем в некоторых странах, например во Франции, почти вся энергия вырабатывается на АЭС. Довольно долгое время считалось, что уран сможет со временем заменить органическое топливо, т. к. себестоимость атомной энергии значительно ниже, чем энергии, полученной при сжигании нефти, газа или угля. Однако после серии аварий на АЭС, самые крупные из которых случились в мае 1979 года в Три-Майл-Айленде (США) и в апреле 1986 года в Чернобыле (СССР), во всем мире начались движения "зеленых" против строительства атомных электростанций. В настоящее время экологи имеют очень сильное влияние в некоторых промышленно развитых странах и не дадут развиваться этой отрасли энергетики. Гидроэнергетика дает около 7% энергии, используемой во всем мире. В некоторых странах, например в Норвегии, почти вся электроэнергия вырабатывается на гидроэлектростанциях. Вода является одним из самых экологически чистых и дешевых энергоресурсов.

ЭНЕРГЕТИКА МИРА

Энергетика относится к так называемым "базовым" отраслям промышленности: ее развитие является непременным условием развития всех других отраслей промышленности и всей экономики любой страны. Она также относится к "авангардной тройке".

Энергетика включает в себя совокупность отраслей, снабжающих экономику энергоресурсами. В нее входят все топливные отрасли и электроэнергетика, включая разведку, освоение, производство, переработку и транспортировку источников тепловой и электрической энергии и самой энергии.

В мировом хозяйстве развивающиеся страны выступают главным образом в качестве поставщиков, а развитые - потребителей энергии.

В развитии мировой энергетики решающую роль сыграл энергетический кризис начала 70-х гг.

Цена на нефть (1965-1973 гг.) была значительно ниже среднемирового уровня на другие энергоносители. В результате нефть вытеснила другие виды топлива из топливно-энергетического баланса (ТЭБ) в экономически развитых странах. На смену угольному этапу пришел нефтегазовый, продолжающийся и сейчас.

Таблица 6. Изменение структуры ТЭБ мира (в %)

Это оказалось возможным благодаря неэквивалентному обмену, который практикуется между развитыми и развивающимися странами в течение многих лет. При подъеме цен на нефть в начале 70-х годов (контроль над которыми осуществляла уже созданная в 1960 г. Организация стран-экспортеров нефти - ОПЕК) разразился энергетический кризис; т.к. основные запасы этого ценного сырья сосредоточены в развивающихся странах.

Для ослабления последствий кризиса в ведущих капиталистических странах были разработаны национальные энергетические программы, в которых основной упор был сделан на:
- экономию энергии;
- снижение доли нефти в топливно-энергетическом балансе;
- приведение структуры потребления энергоресурсов в соответствие с собственной ресурсной базой, уменьшение зависимости от импорта энергоносителей.

В результате снизилось потребление энергии, изменилась структура ТЭБ: доля нефти начала сокращаться, возросло значение газа, а сокращение доли угля приостановилось, т.к. уголь развитые страны обладают большими запасами углей. Энергокризис способствовал постепенному переходу к новому, энергосберегающему типу развития, который оказался возможным благодаря научно-техническому прогрессу.

Но зависимость ведущих капиталистических стран от импорта энергетического сырья продолжает сохраняться. Только Россия и Китай полностью обеспечивают себя топливом и энергией за счет собственных ресурсов и даже экспортируют их. А так как основным собственным энергоресурсом многих развитых стран является уголь, то не случайно, что в последнее десятилетие вновь выросло его значение в топливно-энергетическом балансе.

Нефтяная промышленность мира

Нефтяная промышленность - одна из важнейших и наиболее быстро развивавшихся до последнего времени отраслей тяжелой промышленности. Основная часть ее продукции используется в энергетических целях, в связи с чем она относится к группе отраслей энергетики. Часть нефти и нефтепродуктов идет в нефтехимическую переработку.

Главная особенность географии мировых ресурсов нефти заключается в том, что большая их часть приходится на развивающиеся страны, в первую очередь Ближнего Востока. В 19 гигантских месторождениях Аравийского полуострова сосредоточена 1/2 нефтяных богатств планеты.

Регион (страна)	Запасы нефти, млн.т	Доля в мир. запасах, %	Доля в мир. добыче, %	Добыча нефти (1994 г.), млн.т
Мир	136094	100,0	100,0	3000,0
Ближний и Средний Восток	89440	65,7	30,7	921,7
	6021	4,4	11,0	329,5
Америка	22026	16,2	26,8	804,0
Африка	8301	6,1	10,6	306,1
Западная Европа	2254	1,7	93	277,6
СНГ и Восточная Европа	8052	5,9	12,0	361,1
в т. ч.: СНГ**	7755	5,7	11,6	347,1
* Исключая Ближний и Средний Восток **Данные по СНГ включают достоверные и часть разведанных запасов.

Среди промышленно развитых стран можно выделить два типа государств: с одной стороны, США, Россия, Канада, обладающие собственными запасами и мощной нефтедобычей; с другой - европейские страны (исключая Норвегию и Великобританию), а также Япония и ЮАР, которые лишены собственных ресурсов, и хозяйство которых базируется целиком на импортной нефти. Тем не менее, доля развитых стран в мировой нефтедобыче повышается (1970 г. - 12% мировой добычи, 1994 г. - 45%, около 1,5 млрд. т нефти). При этом на долю стран ОПЕК приходится 41 % мировой добычи (1,2 млрд. т).

Таблица 8. Десять первых стран мира по добычи нефти

Удорожание нефти за последние годы стимулировало освоение месторождений, разведанных в районах со значительно более сложными условиями добычи и транспортировки нефти. Велика доля морских месторождений нефти (25% разведанных запасов). На морях поисково-разведочные работы ведутся уже на глубинах до 800 м при удалении от берега на 200-500 км. Наиболее крупные морские месторождения нефти разведаны в Персидском заливе и у юго-восточных берегов Аравийского полуострова, в Мексиканском заливе, Северном море (в британском и норвежском его секторах), у северного побережья Аляски, берегов Калифорнии, у западного побережья Африки, островов Юго-Восточной Азии. У некоторых стран на шельфовых месторождениях сосредоточена основная часть разведанных запасов нефти, например в США -более 1/2, Брунее и Катаре - около 2/3, Анголе и Австралии - более 4/5, Бахрейне - 9/10, а в Норвегии и Великобритании - практически около 100%.

Сохранившийся территориальный разрыв между основными районами добычи и потребления нефти (главная особенность нефтяной промышленности мира) приводит к колоссальным масштабам дальних перевозок нефти. Она остается грузом номер один мирового морского транспорта.

Главные направления международных перевозок нефти:
Персидский залив -> Япония
Персидский залив -> Зарубежная Европа
Карибское море -> США
Юго-Восточная Азия -> Япония
Северная Африка -> Зарубежная Европа

Главные из мировых грузопотоков нефти начинаются от крупнейших нефтяных портов Персидского залива (Мина-эль-Ахмади, Харк и др.) и идут к Западной Европе и Японии. Самые крупные танкеры следуют дальним путем вокруг Африки, менее крупные - через Суэцкий канал. Меньшие грузопотоки идут из стран Латинской Америки (Мексика, Венесуэла) к США и Западной Европе.

Резко изменилась география импорта нефти. Выросла доля Канады, Мексики, Венесуэлы как поставщиков нефти в США. На страны Ближнего Востока приходится теперь около 5% американского импорта нефти.

Нефтепроводы проложены не только по территории многих стран мира, но и по дну морей (в Средиземном, Северном).

В отличие от нефтедобычи основная часть мощностей по переработке сосредоточена в ведущих промышленно развитых странах (около 70% мощностей НПЗ мира, в т.ч. США - 21,3%, Европа - 21,6%, СНГ - 16,6%, Япония - 6,2%).

Выделяются такие районы, как побережье Мексиканского залива, район Нью-Йорка в США, Роттердам в Нидерландах, Южная Италия, побережье Токийского залива в Японии, побережье Персидского залива, побережье Венесуэлы, район Поволжья в России.

В размещении нефтеперерабатывающей промышленности действуют две противоположные тенденции: одна из них - "рыночная" (отрыв переработки нефти от мест добычи и строительство НПЗ в странах-потребителях нефтепродуктов), а другая - "сырьевая" - тенденция к приближению нефтепереработки к местам добычи нефти. До последнего времени преобладала первая тенденция, что позволяло ввозить сырую нефть по низким ценам, а полученные из нее нефтепродукты сбывать по ценам во много раз выше.

Но в последние годы действует тенденция к строительству НПЗ в некоторых развивающихся странах, особенно на узлах транспортных коммуникаций, на важных морских путях (например, на островах Аруба, Кюрасао - в Карибском море, в Сингапуре, Адене, в г. Фри-порт на Багамских островах, в г. Санта-Крус на Виргинских островах).

Строительство НПЗ в развивающихся странах стимулируется также принятием в экономически развитых странах более строгих мер по охране природы (вынос "экологически грязных" производств).

Газовая промышленность мира

Основными запасами природного газа обладают государства СНГ (40%), в т.ч. Россия (39,2%). Доля стран Ближнего и Среднего Востока в мировых запасах газа составляет около 30%, Северной Америки около 5%, Западной Европы 4% (1994 г.).

Самыми богатыми природным газом из зарубежных стран являются Иран, Саудовская Аравия, США, Алжир, ОАЭ, Нидерланды, Норвегия, Канада.

В целом же доля промышленно развитых капиталистических стран в мировых запасах природного, газа намного меньше, чем развивающихся. Однако основная часть добычи сосредоточена в промышленно развитых странах.

Таблица 9. Разведанные запасы, добыча, потребление природного газа (на 1 янв.1995 г.)

регион (страна)	доля в мировых запасах (%)	добыча (млрд. м 3)	потребление (млрд. м 3)
Мир	100.0	2215	2215
Северная Америка	4.9	658	654
Латинская Америка	5.1	97	101
Западная Европа	3.8	244	335
Восточная Европа	40.2	795	720
в т.ч. Россия	39.2	606	497
Африка	6.9	87	46
Бл. и Средний Восток	32.0	136	130
Остальная Азия*, Австралия и Океания	7.0	198	229
*Исключая Ближний и Средний Восток.

Мировая добыча природного газа (ПГ) ежегодно возрастает, и в 1994 г. превысила 2 трлн. м 3 . География добычи ПГ существенно отличается от добычи нефти. Более 2/5 (40%) его добывается на территории государств СНГ (из которых 80% - в России, далеко опережающей все остальные страны мира) и в США (25% процентов мировой добычи). Затем, многократно отставая от первых двух стран, идут Канада, Нидерланды, Норвегия, Индонезия, Алжир. Все эти государства являются крупнейшими экспортерами природного газа. Основная часть экспортируемого газа идет по газопроводам, а также транспортируется в сжиженном виде (1/4).

Таблица 10. Десять первых стран мира по добычи природного газа

Протяженность газопроводов быстро растет (сейчас в мире - 900 тыс. км газопроводов). Крупнейшие межгосударственные газопроводы действуют в Северной Америке (между канадской провинцией Альберта и США); в Западной Европе (от крупнейшего голландского месторождения Гроннинген в Италию через территорию Германии и Швейцарии; из норвежского сектора Северного моря в Германию, Бельгию и Францию). С 1982 г. действует газопровод из Алжира через Тунис и далее по дну Средиземного моря в Италию.

Практически во все страны Восточной Европы (кроме Албании), а также в рад стран Западной Европы - в Германию, Австрию, Италию, Францию, Швейцарию, Финляндию - поступает газ из России по газопроводам. Россия является крупнейшим в мире экспортером природного газа.

Растут межгосударственные морские перевозки природного газа в сжиженном виде (СПГ) с использованием специальных газовозных танкеров. Крупнейшими поставщиками СПГ являются Индонезия, Алжир, Малайзия, Бруней. Около 2/3 всего экспортируемого СПГ ввозится в Японию.

Угольная промышленность мира

Угольная промышленность - наиболее старая и развитая из всех отраслей топливно-энергетического комплекса в промышленно развитых странах.

По оценке, суммарные запасы угля во всем мире определены в 13-14 трлн. т (52% - каменный уголь, 48% - бурый).

Более 9/10 достоверных запасов каменного угля, т.е. извлекаемых с использованием существующих технологий, сосредоточено: в Китае, в США (более 1/4); на территории государств СНГ (более 1/5); в ЮАР (более 1/10 мировых запасов). Из других промышленно развитых стран можно выделить запасы угля в ФРГ, Великобритании, Австралии, Польше, Канаде; из развивающихся - в Индии, Индонезии, Ботсване, Зимбабве, Мозамбике, Колумбии и Венесуэле.

В последние десятилетия традиционная добыча угля в странах Западной Европы значительно сократилась, и основными центрами добычи стали Китай, США и Россия. На их долю приходится почти 60% всей угледобычи мира, которая составляет 4,5 млрд. т. в год. Далее можно отметить ЮАР, Индию, ФРГ, Австралию, Великобританию (добыча превышает 100 млн. т в год в каждой из этих стран).

Существенное значение имеет также качественный состав углей, в частности, доля коксующихся углей, используемых в качестве сырья для черной металлургии. Наиболее велика их доля в угольных запасах Австралии, ФРГ, Китая, США.

В последние годы во многих экономически развитых странах угольная промышленность стала структурно кризисной. Сокращалась добыча угля в основных традиционных районах (старопромышленных), например, в Рурском - ФРГ, на Севере Франции, в Аппалачах - США (что повлекло за собой социальные последствия, в т.ч. безработицу).

Иными тенденциями развития отличалась угольная промышленность Австралии, ЮАР и Канады, где происходил рост добычи с ориентацией на экспорт. Так, Австралия обогнала крупнейшего экспортера угля - США (доля ее в мировом экспорте - 2/5). Это связано со спросом на уголь Японии и наличием в самой Австралии недалеко от побережья крупных месторождений, пригодных для разработки открытым способом. Ричардс-Бей - крупнейший специализированный угольный порт в ЮАР (экспорт угля). Мощные морские грузопотоки угля образовали так называемые "угольные мосты":
США -> Западная Европа
США -> Япония
Австралия -> Япония
Австралия -> Западная Европа
ЮАР -> Япония

Крупными экспортерами становятся Канада и Колумбия. Основная часть внешнеторговых перевозок угля осуществляется морским транспортом. В последние годы большим спросом, чем коксующийся (технологический) уголь, пользуется энергетический уголь (более низкого качества - для производства электроэнергии).

Подавляющая часть разведанных запасов бурого угля и его добычи сосредоточена в промышленно развитых странах. Размерами запасов выделяются США, ФРГ, Австралия, Россия.

Основная часть бурого угля (более 4/5) потребляется на тепловых станциях, расположенных вблизи его разработок. Дешевизна этого угля объясняется способом его добычи - почти исключительно открытым. Это обеспечивает производство дешевой электроэнергии, что привлекает в районы буроугольных разработок электроемкие производства (цветная металлургия и др.).

Электроэнергетика

Всего в мире ежегодно потребляется 15 млрд. т условного топлива в качестве энергоресурсов. Суммарная мощность электростанций всего мира в начале 90-х годов превышала 2,5 млрд. кВт, а выработка электроэнергии вышла на уровень 12 трлн. кВт ч в год.

Более 3/5 всей электроэнергии вырабатывается в промышленно развитых странах, среди которых по общей выработке выделяются США, СНГ (Россия), Япония, Германия, Канада, Китай.

Таблица 11. Десять первых стран мира по размерам производства электроэнергии

В большинстве промышленно развитых стран созданы единые энергосистемы, хотя в США, Канаде, Китае и Бразилии они отсутствуют. Есть межгосударственные (региональные) энергосистемы.

Из всей производимой в мире электроэнергии (на начало 90-х гг.) около 62% вырабатывается на ТЭС, около 20% на ГЭС и около 17% - на АЭС и 1% - на использовании альтернативных источников.

В некоторых странах на ГЭС вырабатывается значительно большая часть электроэнергии: в Норвегии (99%), Австрии, Новой Зеландии, Бразилии, Гондурасе, Гватемале, Танзании, Непале, Шри-Ланке (80-90% общей выработки электроэнергии). В Канаде, Швейцарии - более 60%, в Швеции и Египте 50-60 %.

Степень освоенности гидроресурсов в разных регионах мира различна (в целом по миру лишь 14%). В Японии гидроресурсы используются на 2/3, в США и Канаде - на 3/5, в Латинской Америке - на 1/10, а в Африке используется менее чем 1/20 гидроресурсов.

В настоящее время из 110 действующих ГЭС с мощностью более 1 млн. кВт более 50% находятся в промышленно развитых странах с рыночной экономикой (в Канаде 17, США - 16). Крупнейшие по мощности из действующих за рубежом ГЭС: бразильско-парагвайская "Итайпу" - на реке Парана - мощностью 12,6 млн. кВт; венесуэльская "Гури" на р.Карони и др. Крупнейшие ГЭС в России построены на реке Енисей: Красноярская, Саяно-Шушенская ГЭС (мощностью более 6 млн. кВт).

В некоторых странах возможности использования экономического гидроэнергетического потенциала почти исчерпаны (Швеция, ФРГ), в других - только начинается его использование.

Около 1/2 мощностей мировых ГЭС и выработки на них электроэнергии приходится на США, Канаду и страны Европы.

Однако в целом по миру основную роль в электроснабжении выполняют ТЭС, работающие на минеральном топливе, главным образом на угле, нефти или газе.

Наиболее велика доля углей в теплоэнергетике ЮАР (почти 100%), Австралии (около 75%), Германии и США (более 50%).

Угольный топливно-энергетический цикл - один из экологически наиболее опасных. Поэтому расширяется использование "альтернативных" источников энергии (солнца, ветра, приливов и отливов). Но наибольшее практическое применение получило использование ядерной энергии.

До начала 90-х годов ядерная энергетика развивалась опережающими темпами по отношению ко всей электроэнергетике. Доля АЭС возрастала особенно быстро в высокоразвитых в экономическом отношении странах и районах, дефицитных по другим энергоресурсам.

Однако в связи с резким удешевлением нефти и газа, т.е. уменьшением стоимостных преимуществ АЭС перед ТЭС, а также в связи с психологическим воздействием аварии на Чернобыльской АЭС (1986 г., в бывш. СССР) и активизацией противников ядерной энергетики - темпы ее роста заметно снизились.

Тем не менее, в 29 странах мира действуют АЭС. Годовая выработка электроэнергии превысила 1 трлн. кВт/ч. Больше всего доля АЭС в общем производстве электроэнергии во Франции и Бельгии. Более 2/3 суммарной мощности всех АЭС мира сосредоточено в странах: США, Франция, Япония, Германия, Великобритания и Россия. В Литве доля АЭС в общей выработке электроэнергии составляет 78%, во Франции - 77%, в Бельгии - 57%, в Швеции - 47%, тогда как в США - 19%, в России - 11%.

На долю атомных станций США в суммарной мощности АЭС мира приходится около 40%.

Крупнейший атомно-энергетический комплекс - "Фукусима" расположен на о. Хонсю в Японии, он насчитывает 10 энергоблоков общей мощностью более 9 млн. кВт.

Альтернативные источники пока обеспечивают лишь очень небольшую часть мировой потребности в электроэнергии. Только в некоторых странах Центральной Америки, на Филиппинах и в Исландии существенное значение имеют геотермальные электростанции; в Израиле, на Кипре довольно широко используют солнечную энергию.

Мировая электроэнергетика

Руководитель: Гаврикова Ольга Николаевна

Нижний Новгород

Рецензия

TOC o «1-2» h z u Введение. PAGEREF _Toc43360883 h 3

Общие положения. PAGEREF _Toc43360884 h 4

Типы и видыэлектростанций. PAGEREF _Toc43360885 h 6

Факторы, влияющие на размещение электрическихстанций. PAGEREF _Toc43360886 h 10

Проблемы развитияядерной энергетики. PAGEREF _Toc43360887 h 11

Альтернативныеисточники энергии. PAGEREF _Toc43360888 h 13

Солнечная энергия. PAGEREF _Toc43360889 h 14

Энергия ветра. PAGEREF _Toc43360890 h 15

Морская энергия. PAGEREF _Toc43360891 h 16

Энергия рек. PAGEREF _Toc43360892 h 16

Энергия мировогоокеана. PAGEREF _Toc43360893 h 17

Энергия земли. PAGEREF _Toc43360894 h 20

Энергия из отходов. PAGEREF _Toc43360895 h 20

Энергия навоза. PAGEREF _Toc43360896 h 20

Водородная энергетика. PAGEREF _Toc43360897 h 21

Заключение. PAGEREF _Toc43360898 h 24

Список литературы… PAGEREF _Toc43360899 h 25

Введение

Современное общество кконцу ХХ века столкнулось с энергетическими проблемами, которые приводилиизвестной степени даже к кризисам. Человечество старается найти новые источникиэнергии, которые были бы выгодны во всех отношениях: простота добычи, дешевизнатранспортировки, экологическая чистота, восполняемость. Уголь и газ отходят навторой план: их применяют только там, где невозможно использовать что-либодругое. Всё большее место в нашей жизни занимает атомная энергия: её можноиспользовать как в ядерных реакторах космических челноков, так и в легковомавтомобиле.

Все традиционныеисточники энергии обязательно закончатся, особенно при постоянно возрастающихпотребностях людей. Поэтому на рубеже XXI века человек стал задумываться о том,что станет основой его существования в новой эре. Есть и другие причины, всвязи с которыми человечество обратилось к альтернативным источникам энергии. Во-первых,непрерывный рост промышленности, как основного потребителя всех видов энергии(при нынешней ситуации запасов угля хватит примерно на 270 лет, нефти на – 35 –40 лет, газа – на 50 лет). Во-вторых, необходимость значительныхфинансовых затрат на разведку новых месторождений, так как часто эти работысвязаны с организацией глубокого бурения (в частности, в морских условиях) идругими сложными и наукоемкими технологиями. И, в третьих, экологическиепроблемы, связанные с добычей энергетических ресурсов. Не менее важной причинойнеобходимости освоения альтернативных источников энергии является проблемаглобального потепления. Суть ее заключается в том, что двуокись углерода (СО2),высвобождаемая при сжигании угля, нефти и бензина в процессе получения тепла,электроэнергии и обеспечения работы транспортных средств, поглощает тепловоеизлучение поверхности нашей планеты, нагретой Солнцем и создает так называемыйпарниковый эффект.

Общие положения

Электроэнергетика - отрасль промышленности, занимающаяся производством электроэнергии наэлектростанциях и передачей ее потребителям, является также одной из базовыхотраслей тяжёлой промышленности.

Энергетика является основой развития производственныхсил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работупромышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств.Стабильное развитие экономики невозможно без постоянно развивающейсяэнергетики.

Научно-технический прогресс невозможен без развитияэнергетики, электрификации. Для повышения производительности трудапервостепенное значение имеет механизация и автоматизация производственныхпроцессов, замена человеческого труда (особенно тяжелого или монотонного)машинным. Но подавляющее большинство технических средств механизации иавтоматизации (оборудование, приборы, ЭВМ) имеет электрическую основу. Особенноширокое применение электрическая энергия получила для привода в действиеэлектрических моторов. Мощность электрических машин (в зависимости от их назначения)различна: от долей ватта (микродвигатели, применяемые во многих отрасляхтехники и в бытовых изделиях) до огромных величин, превышающих миллион киловатт(генераторы электростанций).

Человечеству электроэнергия нужна, причем потребностив ней увеличиваются с каждым годом. Вместе с тем запасы традиционных природныхтоплив (нефти, угля, газа и др.) конечны. Конечны также и запасы ядерноготоплива - урана и тория, из которого можно получать в реакторах-размножителяхплутоний. Поэтому важно на сегодняшний день найти выгодные источники электроэнергии,причем выгодные не только с точки зрения дешевизны топлива, но и с точки зренияпростоты конструкций, эксплуатации, дешевизны материалов, необходимых дляпостройки станции, долговечности станций.

Энергетическая промышленность является частьютопливно-энергетической промышленности и неразрывно связана с другойсоставляющей этого гигантского хозяйственного комплекса - топливнойпромышленностью.

Электроэнергетика наряду с другими отраслями народногохозяйства рассматривается как часть единой народно-хозяйственной экономическойсистемы. В настоящее время без электрической энергии наша жизнь немыслима.Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленностьи сельское хозяйство, науку и космос. Представить без электроэнергии наш быттакже невозможно. Столь широкое распространение объясняется ее специфическимисвойствами:

o

возможностипревращаться практически во все другие виды энергии (тепловую, механическую,звуковую, световую и другие);

o

способностиотносительно просто передаваться на значительные расстояния в большихколичествах;

o

огромнымскоростям протекания электромагнитных процессов;

o

способности кдроблению энергии и образование ее параметров (изменение напряжения, частоты).

Основным потребителем электроэнергии остаетсяпромышленность, хотя ее удельный вес в общем полезном потребленииэлектроэнергии во всём мире значительно снижается. Электрическая энергия впромышленности применяется для приведения в действие различных механизмов и непосредственнов технологических процессах. В настоящее время коэффициент электрификации силовогопривода в промышленности составляет 80%. При этом около 1/3электроэнергиирасходуется непосредственно на технологические нужды.

В сельском хозяйстве электроэнергия применяется дляобогрева теплиц и помещений для скота, освещения, автоматизации ручного трудана фермах.

Огромную роль электроэнергия играет в транспортномкомплексе. Большое количество электроэнергии потребляет электрифицированныйжелезнодорожный транспорт, что позволяет повышать пропускную способность дорогза счет увеличения скорости движения поездов, снижать себестоимость перевозок,повышать экономию топлива. Электрифицированный номинал железных дорог в России,составлял по протяженности 38% всех железных дорог страны и около 3% железныхдорог мира, обеспечивает 63% грузооборота железных дорог России и 1/4 мировогогрузооборота железнодорожного транспорта. В Америке и, особенно в странахЕвропы, эти показатели несколько выше.

Электроэнергия в быту является основной частьюобеспечения комфортабельной жизни людей. Многие бытовые приборы (холодильники,телевизоры, стиральные машины, утюги и другие) были созданы благодаря развитиюэлектротехнической промышленности.

Сегодня по потреблению электроэнергии на душунаселения Россия уступает 17 странам мира, среди которых США, Франция, Германия,от многих из этих стран отстает и по уровню электровооруженности труда впромышленности и сельском хозяйстве. Потребление электроэнергии в быту и сфереуслуг в России 2-5 раз ниже, чем в других развитых странах. При этомэффективность и результативность использования электроэнергии в России заметно меньше,чем в ряде других стран.

Электроэнергетика - важнейшая часть жизнедеятельностичеловека. Уровень ее развития отражает уровень развития производительных силобщества и возможности научно-технического прогресса.

Типы и видыэлектростанций

Теплоэнергетика

Первые ТЭС появились в конце XIXвека (в 1882 - в Нью-Йорке, 1883 - в Петербурге, 1884- в Берлине) и получили преимущественное распространение. В середине 70-х годовХХ века ТЭС - основной вид электрических станций. Доля вырабатываемой имиэлектроэнергии составляла: в России и США 80% (1975), в мире около 76% (1973).

Сейчас около 50% всей электроэнергии мира производитсяна тепловых электростанциях. Большинство городов России снабжаются именно ТЭС.Часто в городах используются ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, производящие не толькоэлектроэнергию, но и тепло в виде горячей воды. Такая система является довольно-такинепрактичной т.к. в отличие от электрокабеля надежность теплотрасс чрезвычайнонизка на больших расстояниях, эффективность централизованного теплоснабжениясильно при передаче также понижается (КПД достигает 60 – 70%). Подсчитано, чтопри протяженности теплотрасс более 20 км (типичная ситуация для большинствагородов) установка электрического бойлера в отдельно стоящем доме становитсяэкономически выгодна. На размещение тепловых электростанций оказывает основноевлияние топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные ТЭС расположены вместах добычи топлива. Тепловые электростанции, использующие местные виды органическиетоплив (торф, сланцы, низкокалорийные и многозольные угли, мазут, газ),ориентируются на потребителя и одновременно находятся у источников топливныхресурсов.

Принцип работы тепловых станций основан напоследовательном преобразовании химической энергии топлива в тепловую иэлектрическую энергию. Основным оборудованием ТЭС является котел, турбина,генератор. В котле при сжигании топлива выделяется тепловая энергия, котораяпреобразуется в энергию водяного пара. В турбине водяной пар превращается вмеханическую энергию вращения. Генератор превращает энергию вращения вэлектрическую. Тепловая энергия для нужд потребления может быть взята в видепара из турбины либо котла.

Тепловые электростанции имеют как свои преимущества,так и недостатки. Положительным по сравнению с другими типами электростанцийявляется относительно свободное размещение, связанное с широкимраспространением и разнообразием топливных ресурсов; способность вырабатыватьэлектроэнергию без сезонных колебаний. К отрицательным относятся следующиефакторы: ТЭС обладает низким коэффициентом полезного действия, еслипоследовательно оценить различные этапы преобразования энергии, то увидим, чтоне более 32% энергии топлива превращается в электрическую. Топливные ресурсынашей планеты ограничены, поэтому нужны электростанции, которые не будутиспользовать органическое топливо. Кроме того, ТЭС оказывает крайне неблагоприятноевоздействие на окружающую среду. Тепловые электростанции всего мира, в томчисле и России выбрасывает в атмосферу ежегодно 200-250 млн. тонн золы и около60 млн. тонн сернистого ангидрида, они поглощают огромное количество кислорода.

Гидроэнергетика

По количеству вырабатываемой энергии на втором местенаходятся гидравлические электростанции (ГЭС). Они производят наиболее дешевуюэлектроэнергию, но имеют довольно большую себестоимость постройки. Именно ГЭС позволилисоветскому правительству в первые десятилетия советской власти совершить большойпрорыв в промышленности.

Современные ГЭС позволяют производить до 7 млн. кВтэнергии, что вдвое превышает показатели действующих в настоящее время ТЭС и, пока,АЭС, однако размещение ГЭС в Европе затруднено по причине дороговизны земли и невозможностизатопления больших территорий в данных регионах. Важным недостатком ГЭСявляется сезонность их работы, столь неудобная для промышленности.

ГЭС можно разделить на две основные группы: ГЭС накрупных равнинных реках и ГЭС на горных реках. В нашей стране большая часть ГЭСсооружалась на равнинных реках. Равнинные водохранилища обычно велики поплощади и изменяют природные условия на значительных территориях. Ухудшаетсясанитарное состояние водоемов: нечистоты, которые раньше выносились реками,накапливаются в водохранилищах, приходится применять специальные меры дляпромывки русел рек и водохранилищ. Сооружение ГЭС на равнинных реках менее рентабельно,чем на горных, но иногда это необходимо, например, для создания нормальногосудоходства и орошения. Во всех странах мира стараются отказаться от использованияГЭС на равнинных реках, переходя на быстрые горные реки или АЭС.

Гидравлические электростанции используют для выработкиэлектроэнергии гидроэнергетические ресурсы, то есть силу падающей воды.Существует три основных вида ГЭС:

1.

Гидроэлектрические станции.

Технологическая схема их работы довольна проста.Естественные водные ресурсы реки преобразуются в гидроэнергетические ресурсы спомощью строительства гидротехнических сооружений. Гидроэнергетические ресурсыиспользуются в турбине и превращаются в механическую энергию, механическаяэнергия используется в генераторе и превращается в электрическую энергию.

2.

Приливные станции.

Природа сама создает условия для получения напора, подкоторым может быть использована вода морей. В результате приливов и отливовуровень морей меняется на северных морях - Охотском, Беринговом, волнадостигает 13 метров. Между уровнем бассейна и моря создается разница и такимобразом создается напор. Так как приливная волна периодически изменяется, то всоответствии с ней меняется напор и мощность станций. Пока еще использованиеприливной энергии ведется в скромных масштабах. Главным недостатком такихстанций является вынужденный режим. Приливные станции (ПЭС) дают свою мощностьне тогда, когда этого требует потребитель, а в зависимости от приливов иотливов воды. Велика также стоимость сооружений таких станций.

3.

Гидроаккумулирующие электростанции.

Их действие основано на цикличном перемещении одного итого же объема воды между двумя бассейнами: верхним и нижним. В ночные часы,когда потребность электроэнергии мала, вода перекачивается из нижнеговодохранилища в верхний бассейн, потребляя при этом излишки энергии,производимой электростанциями ночью. Днем, когда резко возрастает потреблениеэлектричества, вода сбрасывается из верхнего бассейна вниз через турбины, вырабатываяпри этом энергию. Это выгодно, так как остановки ТЭС в ночное время невозможны.Таким образом ГАЭС позволяет решать проблемы пиковых нагрузок. В России,особенно в европейской части, остро стоит проблема создания маневренных электростанций,в том числе ГАЭС.

Кроме перечисленных достоинств и недостатковгидравлические электростанции имеют следующие: ГЭС являются весьма эффективнымиисточниками энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, они просты вуправлении и имеют высокий КПД - более 80%. В результате производимая энергияна ГЭС самая дешевая. Огромное достоинство ГЭС – возможность практическимгновенного автоматического запуска и отключение любого требуемого количестваагрегатов. Но строительство ГЭС требует длительных сроков и больших удельныхкапиталовложений, это связано с потерей земель на равнинах, наносит ущербрыбному хозяйству. Доля участия ГЭС в выработке электроэнергии значительноменьше их доли в установленной мощности, что объясняется тем, что их полнаямощность реализуется лишь в короткий период времени, причем только в многоводныегоды. Поэтому, несмотря на обеспеченность многих стран мира гидроэнергетическимиресурсами, они не могут служить основной выработки электроэнергии.

Атомная энергетика.

Первая в мире АЭС - Обнинская была пущена в 1954 годув России. Персонал 9 российских АЭС составляет 40,6 тыс. человек или 4% отобщего числа населения занятого в энергетике. 11,8% или 119,6 млрд. кВт всейэлектроэнергии, произведенной в России выработано на АЭС. Только на АЭС ростпроизводства электроэнергии сохраняется высоким.

Планировалось, что удельный вес АЭС в производствеэлектроэнергии достигнет в СССР в 1990 г. 20%, фактически было достигнутотолько 12,3%. Чернобыльская катастрофа вызвала сокращение программы атомногостроительства, с 1986 г. в эксплуатацию были введены только 4 энергоблока. АЭС,являющиеся наиболее современным видом электростанций, имеют ряд существенныхпреимуществ перед другими видами электростанций: при нормальных условиях функционированияони обсолютно не загрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источникусырья и соответственно могут быть размещены практически везде, новыеэнергоблоки имеют мощность практичеки равную мощности средней ГЭС, однакокоэффициэнт использования установленной мощности на АЭС (80%) значительнопревышает этот показатель у ГЭС или ТЭС.

Значительных недостатков АЭС при нормальных условияхфункционирования практически не имеют. Однако нельзя не заметить опасность АЭСпри возможных форс-мажорных обстоятельствах: землетрясениях, ураганах, и т. п.- здесь старые модели энергоблоков представляют потенциальную опасностьрадиационного заражения территорий из-за неконтролируемого перегрева реактора. Однакоповседневная работа АЭС сопровождается рядом негативных последствий:

1.

Существующиетрудности в использовании атомной энергии – захоронение радиоактивныхотходов. Для вывоза со станций сооружаются контейнеры с мощной защитой исистемой охлаждения. Захоронение производится в земле, на больших глубинах в теологическистабильных пластах.

2.

Катастрофическиепоследствия аварий на некоторых устаревших АЭС – следствие несовершенной защитысистемы.

3.

Тепловоезагрязнение используемых АЭС водоёмов.

Функционирование АЭС, как объектов повышеннойопасности, требует участия государственных органов власти и управления вформировании направлений развития, выделения необходимых средств.

Факторы, влияющие на размещение электрических станций

На размещение различных видов электростанций влияютразличные факторы. На размещение тепловых электростанций оказывает основноевлияние топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные ТЭС расположены,как правило, в местах добычи топлива, чем крупнее электростанция, тем дальшеона может передавать электроэнергию. Потребительскую ориентацию имеют электростанции,использующие высококалорийное топливо, которое экономически выгодно транспортировать.Электростанции, работающие на мазуте, располагаются преимущественно в центрахнефтеперерабатывающей промышленности.

Так как гидравлические электростанции используют длявыработки электроэнергии силу падающей воды, то, соответственно, ориентированына гидроэнергетические ресурсы. Огромные гидроэнергетические ресурсы мирарасположены неравномерно. Для гидростроительства в нашей стране было характерносооружение на реках каскадов гидроэлектростанциях. Каскад-группа ТЭС, расположенныхступенями по течению водного потока для последовательного использования егоэнергии. При этом помимо получения электроэнергии, решаются проблемы снабжениянаселения и производства водой, устранение паводков, улучшения транспортныхусловий. К сожалению, создание каскадов в стране привело к крайне негативнымпоследствиям: потере ценных сельскохозяйственных земель, нарушениюэкологического равновесия.

Равнинные водохранилища обычно велики по площадиизменяют природные условия на значительных территориях. Ухудшается санитарноесостояние водоемов: нечистоты, которые раньше выносились реками, накапливаютсяв водохранилищах, приходится применять специальные меры для промывки русел реки водохранилищ. Сооружение ГЭС на равнинных реках менее рентабельно, чем нагорных, но иногда это необходимо, например, для создания нормального судоходстваи орошения.

Атомные электростанции можно строить в любом районе,независимо от его энергетических ресурсов: атомное топливо отличается большимсодержанием энергии (в 1 кг основного ядерного топлива – урана - содержитсяэнергии столько же, сколько в 2500 т. угля). В условиях безаварийной работы АЭСне дают выбросов в атмосферу, поэтому безвредны для потребителя. В последнее времясоздаются АТЭЦ и АСТ. На АТЭЦ, как и на обычной ТЭЦ, производится иэлектрическая и тепловая энергия, а на АСТ только тепловая.

Проблемы развитияядерной энергетики

После катастрофы на Чернобыльской АЭС под влияниемобщественности в России были существенно приторможены темпы развития атомнойэнергетики. Существовавшая ранее программа ускоренного достижения суммарноймощности АЭС в 100 млн. кВт (США уже достигли этого показателя) была фактическизаконсервирована. Огромные прямые убытки повлекло закрытие всех строившихся вРоссии АЭС, станции, признанные зарубежными экспертами как вполне надежные,были заморожены даже в стадии монтажа оборудования. Однако, последнее времяположение начинает меняться: в июне 93го года пущен 4ыйэнергоблок Балаковской АЭС, в ближайшие несколько лет планируется пуск ещенескольких атомных станций и дополнительных энергоблоков принципиально новойконструкции. Известно, что себестоимость атомной энергии значительно превышаетсебестоимость электроэнергии, полученной на тепловых или гидравлическихстанциях, однако использование энергии АЭС во многих конкретных случаях нетолько незаменимо, но и является экономически выгодным - в США АЭС за период с58 года по настоящий момент принесли 60 млрд. долларов чистой прибыли. Большоепреимущество для развития атомной энергетики в России создаютроссийско-американские соглашения о СНВ-1 и СНВ-2, по которым будутвысвобождаться огромные количества оружейного плутония, невоенное использованиекоторого возможно лишь на АЭС. Именно благодаря разоружению традиционносчитавшаяся дорогой электроэнергия, получаемая от АЭС, может стать примерно вдва раза дешевле электроэнергии ТЭС.

Российские и зарубежные ученые-ядерщики в один голосговорят, что для радиофобии, возникшей после чернобыльской аварии, серьезныхоснований научно-технического характера не существует. Как сообщилаправительственная комиссия по проверке причин аварии на Чернобыльской АЭС,«авария произошла вследствие грубейших нарушений порядка управления атомнымреактором РБМК-1000 оператором и его помощниками, имевшими крайне низкуюквалификацию». Большую роль в аварии сыграла и состоявшаяся незадолго до неепередача станции из Минсредмаша, накопившего к тому времени огромный опытуправления ядерными объектами в МинЭнерго, где такого опыта совсем не было. Кнастоящему времени система безопасности реактора РБМК существенно улучшена:усовершенствована защита активной зоны от пережога, ускорена система срабатыванияаварийных сенсоров. Журнал ScientificAmericanпризнал эти усовершенствованиярешающими для безопасности реактора. В проектах нового поколения атомных реакторовосновное внимание уделяется надежному охлаждению активной зоны реактора.Последние несколько лет сбои в работе на АЭС в разных странах происходят редкои классифицируются как крайне незначительные.

Развитие атомной энергетики в мире неотвратимо и этосейчас понимает большинство населения планеты, да и сам отказ от ядернойэнергетики потребовал бы колоссальных затрат. Так, если выключить сегодня всеАЭС, потребуется дополнительно около 100 млрд. тонн условного топлива, котороепросто неоткуда взять.

Принципиально новое направление в развитии энергетикии возможной замене АЭС представляют исследования по бестопливнымэлектрохимическим генераторам. Потребляя натрий, содержащийся в морской воде визбытке этот генератор имеет КПД около 75%. Продуктом реакции здесь являетсяхлор и кальцинированная сода, причем возможно последующее использование этихвеществ в промышленности.

Средний коэффициент использованной мощности АЭС постранам мира составил 70%, однако в некоторых регионах он был выше 80%.

Альтернативныеисточники энергии

К сожалению, запасы нефти, газа, угля отнюдь небесконечны. Природе, чтобы создать эти запасы, потребовались миллионы лет,израсходованы они будут за сотни лет. Сегодня в мире стали всерьез задумыватьсянад тем, как не допустить хищнического разграбления земных богатств. Ведь лишьпри этом условии запасов топлива может хватить на века. К сожалению, многиенефтедобывающие страны живут сегодняшним днем. Они нещадно расходуют подаренныеим природой нефтяные запасы. Сейчас многие из этих стран, особенно в районеПерсидского залива, буквально купаются в золоте, не задумываясь, что черезнесколько десятков лет эти запасы иссякнут. Что же произойдет тогда, – а эторано или поздно случится, – когда месторождения нефти и газа будут исчерпаны?Происшедшее повышение цен на нефть, необходимую не только энергетике, но итранспорту, и химии, заставило задуматься о других видах топлива, пригодных длязамены нефти и газа. Особенно призадумались тогда те страны, где нетсобственных запасов нефти и газа, и которым приходится их покупать.

Поэтому в общую типологию электростанций включаютсяэлектростанции, работающие на так называемых нетрадиционных или альтернативныхисточниках энергии. К ним относят:

o

энергию приливови отливов;

o

энергию малыхрек;

o

энергию ветра;

o

энергию Солнца;

o

геотермальнуюэнергию;

o

энергию горючихотходов и выбросов;

o

энергию вторичныхили сбросовых источников тепла и другие.

Несмотря на то, что нетрадиционные виды электростанцийзанимают всего несколько процентов в производстве электроэнергии, в миреразвитие этого направления имеет большое значение, особенно учитывая разнообразиетерриторий стран. В России единственным представителем этого типа ЭС являетсяПаужетская ГеоТЭС на Камчатке мощностью 11МВт. Станция эксплуатируется с 1964года и уже устарела как морально, так и физически. Уровень технологическихразработок России в этой области сильно отстает от мирового. В удаленных илитруднодоступных районах России, где нет необходимости строить большуюэлектростанцию, да и обслуживать ее зачастую некому, “нетрадиционные” источникиэлектроэнергии - наилучшее решение.

Возрастанию числа электростанций на альтернативныхисточниках энергии будут способствовать следующие принципы:

o

более низкаястоимость электроэнергии и тепла, получаемая от нетрадиционных источников энергии,чем от всех других источников;

o

возможностьпрактически во всех странах иметь локальные электростанции, делающие их независимымиот общей энергосистемы;

o

доступность итехнически реализуемая плотность, мощность для полезного использования;

o

возобновляемостьнетрадиционных источников энергии;

o

экономия илизамена традиционных энергоресурсов и энергоносителей;

o

заменаэксплуатируемых энергоносителей для перехода к экологически более чистым видамэнергии;

o

повышениенадежности существующих энергосистем.

Практически каждая страна располагает каким-либо видомэтой энергии и в ближайшей перспективе может внести существенный вклад втопливно-энергетический баланс мира.

Солнечная энергия

Солнце - неисчерпаемый источник энергии - ежесекунднодает Земле 80 триллионов киловатт, то есть в несколько тысяч раз больше, чемвсе электростанции мира. Нужно только уметь пользоваться им. Например, Тибет - самая близкая к Солнцу часть нашей планеты - по праву считает солнечную энергиюсвоим богатством. На сегодня в Тибетском автономном районе Китая построено ужеболее пятидесяти тысяч гелиопечей. Солнечной энергией отапливаются жилые помещенияплощадью 150 тысяч квадратных метров, созданы гелиотеплицы общей площадьюмиллион квадратных метров.

Хотя солнечная энергия и бесплатна, получениеэлектричества из нее не всегда достаточно дешево. Поэтому специалистынепрерывно стремятся усовершенствовать солнечные элементы и сделать ихэффективнее. Новый рекорд в этом отношении принадлежит Центру прогрессивных технологийкомпании “Боинг”. Созданный там солнечный элемент преобразует в электроэнергию37 % попавшего на него солнечного света.

В Японии ученые работают над совершенствованиемфотогальванических элементов на кремниевой основе. Если толщину солнечногоэлемента существующего стандарта уменьшить в 100 раз, то такие тонкопленочныеэлементы потребуют гораздо меньше сырья, что обеспечит их высокую эффективностьи экономичность. Кроме того, их малый вес и исключительная прозрачность позволятлегко устанавливать их на фасадах зданий и даже на окнах, для обеспечения электроэнергиейжилых домов. Однако поскольку интенсивность солнечного света не всегда и невезде одинакова, то даже при установке множества солнечных батарей, зданиюпотребуется дополнительный источник электричества. Одним из возможных решенийэтого вопроса является использование солнечных элементов в комплексе сдвухсторонним топливным элементом. В дневное время, когда работают солнечныеэлементы, избыточную электроэнергию можно пропускать через водородный топливныйэлемент и таким образом получать водород из воды. Ночью же топливный элементсможет использовать этот водород для производства электроэнергии.

Компактная передвижная электростанция сконструированагерманским инженером Хербертом Бойерманом. При собственном весе 500 кг онаимеет мощность 4 кВт, иначе говоря, способна полностью обеспечить электротокомдостаточной мощности загородное жилье. Это довольно хитроумный агрегат, где энергиювырабатывают сразу два устройства - ветрогенератор нового типа и комплектсолнечных панелей. Первый оснащен тремя полусферами, которые (в отличие отобычного ветрового колеса) вращаются при малейшем движении воздуха, второй - автоматикой, аккуратно ориентирующей солярные элементы на светило. Добытаяэнергия накапливается в аккумулят

В настоящее время исследования по использованию солнечной энергии ведутся на всех континентах. В к 2020 г. предполагают удовлетворить от 10 до 30% своих энергетических потребностей страны за счет солнечных установок, в в 2010 г. - 3%. Национальные программы развития солнечной энергетики приняты в 68 странах.

Солнечная радиация, достигающая внешних границ земной атмосферы, несет энергию в 5,6 106 ЭДж в год (Р = 17 млрд кВт). Около 65 % этой энергии расходуется на нагрев поверхности, испарительно-осадочный цикл, фотосинтез, а также на образование волн, воздушных и океанских течений и ветра, 35% солнечной энергии отражается. Поток солнечной энергии, достигающий земной поверхности, в 9 тыс. раз больше суммарной энергии, производимой в мире в настоящее время с помощью органических видов топлива и урана.

Солнечная энергия обладает рядом преимуществ. Она имеется повсюду, практически неисчерпаема и доступна в одной и той же форме на бесконечно долгий период времени. Чтобы обеспечить свои энергетические потребности в 2100 г., человечеству достаточно использовать меньше 0,1 % падающей на Землю солнечной энергии или сороковую часть солнечной энергии, падающей пустыни. Однако солнечная энергия обладает низкой плотностью потока (800-1000 Вт/м2), ее интенсивность меняется в течении суток, зависит от сезона и т.д. Как падающая, так и рассеянная относится к прямым видам солнечной энергии. Косвенными видами солнечной энергии являются энергия ветра, волн, приливов, тепловые градиенты океана, гидроэнергия и энергия, полученная благодаря фотосинтезу.

Условно можно выделить четыре направления использования солнечной энергии: теплотехническое, фотоэлектрическое, биологическое и химическое. Теплотехническое направление (солнечное теплоснабжение) основано на нагревании теплоносителей, например воды, обычными или сконцентрированными солнечными лучами в специальных устройствах-коллекторах. Этот способ уже стал находить практическое применение в США, Японии, в южных районах нашей страны для опреснения и получения горячей воды, обогрева зданий зимой и охлаждения их летом, для сушки различных продуктов и материалов, питания термопреобразователей и т. п. Уже при сегодняшней эффективности солнечные коллекторы могут оказаться экономически целесообразными вплоть до районов, лежащих на 56-й широте (примерно на широте Москвы). Большое внимание во многих странах уделяется фотоэлектрическому способу использования электрической энергии.

К существенному прогрессу здесь привели открытия, сделанные за последние 10 - 20 лет в физике и химии полупроводников. На их основе были созданы фотоэлектрические преобразователи - солнечные батареи, которые ныне широко используются на космических кораблях. КПД батарей составляет 12-15%, а на лабораторных образцах достигнуты и значительно лучшие результаты (28 - 29 %).

Теоретические исследования привели к выводам о принципиальной возможности достижения в полупроводниковых структурах с переменной шириной запрещенной зоны, использующих объемный фотоэффект, коэффициента полезного действия, близкого к 90%. Однако, широкое использование полупроводниковых преобразователей в наземной энергетике сдерживается из-за их пока еще высокой стоимости (стоимость выработки электроэнергии солнечными батареями выше, чем при традиционных способах). Следовательно, одно из главных направлений здесь - разработка более дешевых преобразователей, например, с использованием пленочных и органических полупроводников, и менее дорогих технологий их производства.

Геотермальная энергетика на базе термальных (горячих подземных) вод развивается достаточно интенсивно в США, на , в , Италии, Японии, где построены геотермальные тепловые электростанции. В России большие ресурсы геотермальной энергии имеются на Камчатке, Сахалине и Курильских островах, меньшие - на Кавказе. Геотермальная энергия может применяться в сельском (обогрев теплиц) и коммунальном (горячее водоснабжение) хозяйствах. К геотермальному водоснабжению подключены некоторые населенные пункты Дагестана, Ингушетии, Краснодарского и Ставропольского краев, Камчатки.

Океаны содержат огромный потенциал в виде тепловой энергии по глубине толщи воды (радиации, температур верхнего и нижнего слоев воды), а также энергию океанических течений, морских волн и приливов. В мире наиболее развиты работы по приливным электростанциям (ПЭС). В 1966 г. во Франции построена ПЭС «Ранс», вырабатывающая 500 млн кВт ч электроэнергии в год, в 1968 г. в России - Кислогубская ГТЭС на , в 1984 г. - ПЭС в Канаде мощностью 20 МВт.

Перспективно производство энергии биомассы, получаемой в результате переработки органических отходов. Разработаны технологии производства биогаза и этанола, которые можно использовать как топливо и компост (органические удобрения) из органических отходов животноводческих комплексов, свинокомплексов, птицефабрик, городских сточных вод, бытовых отходов, отходов деревообрабатывающей промышленности.

Энергетика — основа развития производительных сил и самого существования человеческого общества. Она обеспечивает работу силового аппарата (моторов) в промышленности, на и в быту. В ряде промышленных производств она участвует также в технологических процессах (например, электролиз в , и др.). Энергетика в значительной степени определяет развитие НТП. Различные виды энергетики (электрическая, тепловая и др.) обеспечивают условия проживания и деятельности населения.

Энергетика — одна из базовых отраслей тяжелой промышленности. Она включает совокупность отраслей:

• добычу первичных энергоресурсов коммерческого значения (нефти, попутного и природного газов, угля, горючих сланцев, руд радиоактивных металлов, использование гидроэнергии);
• переработку первичных энергоресурсов в более высокого качества продукцию и ее специализацию с учетом потребителей (кокс, мазут, бензин, электроэнергия и т.д.). Все они относятся к коммерческим видам энергоресурсов в отличие от некоммерческих (дрова и др.);
• специальные (наряду с общими) виды — нефтепроводы, газопроводы, продуктопроводы, углепроводы, линии электропередачи.

Энергетика (ее топливные отрасли) одновременно сырьевая база для нефтехимической и . Одни из ее видов продукции (например, природный газ) непосредственно без предварительной переработки используются в производстве таких видов химических продуктов, как аммиак, метиловый спирт и т.д. Все остальные подвергаются термической переработке в целях их облагораживания, выделения из сложного состава топлив отдельных компонентов (кокса и коксовых газов из угля, этана и этилена, пропана, пропилена и других из нефти и попутных газов). Эти новые полупродукты находят самое широкое применение в нефтехимических и химических производствах. Они позволяют более рационально использовать топливо как углеводородное сырье.

Развитие энергетики тесно связано с реализацией достижений НТП. Они были использованы в разработке новых методов поиска топливных месторождений, в создании уникального оборудования для глубокого бурения скважин (в том числе на морях), систем трубопроводного транспорта, рассчитанного на перекачку больших объемов нефти и газа на дальние расстояния, супертанкеров, мощных агрегатов для глубокой переработки нефти. Особенно большие успехи выявились в : освоение производства электрической энергии на атомных электростанциях.

Уровень развития энергетики — один из важнейших показателей состояния и развития хозяйства государств, регионов и мира в целом. Потребление всех видов топлива и электрической энергии продолжает возрастать. Затраты на разведку топливных месторождений, их разработку, транспортировку топлива и его переработку в другие виды энергии остаются весьма большими. Их могут осуществлять только мощные компании и государства.

Современная энергетика по объемам добычи всех видов топлива — самая материалоемкая отрасль мировой индустрии. В 1995 г. общее количество добытых и использованных коммерческих его видов составило 12 млрд т условного топлива (т у.т.) и возросло по сравнению с 1950 г. почти в 5 раз. Суммарный физический вес угля и нефти достиг 8 млрд т. Это в 7-8 раз больше, чем было добыто или произведено цемента. Кроме того, некоммерческие виды энергоносителей по оценкам достигают 10% объема коммерческих. С добычей такого количества топлива связаны многие проблемы .

Основные экономические, политические и экологические проблемы функционирования топливной промышленности обусловлены задачами обеспечения потребителей первичными видами энергии, и особенно . Их производство и потребление имеют свою географическую специфику. Это четко прослеживается в сравнении роли регионов в добыче и потреблении топлива в середине 90-х гг.

Проблема обеспечения промышленных регионов мира нефтью всегда оказывала сильное влияние на внешнюю политику экономически , и особенно США. Она была и остается одним из важнейших элементов геополитических глобальных проявлений идеологии их правящих кругов.