Войти
Оставшаяся нефть : Распределение оставшихся 57 Z J нефти на планете. Годовое потребление масла в 2005 году составляло 0,18 ZJ. Эти цифры связаны со значительной неопределенностью. 11 ZJ будущих добавлений к извлекаемым запасам могут быть оптимистичными. Мировые энергетические ресурсы - это расчетная максимальная мощность производства энергии с учетом всех доступных ресурсов на Земле. Их можно разделить по типу на ископаемое топливо, ядерное топливо и возобновляемые ресурсы.
Остаточные запасы ископаемого топлива оцениваются как:
| Топливо | Доказанные запасы энергии в Z J (конец 2009 г.) |
|---|---|
| Уголь | 19,8 |
| Газ | 36,4 |
| Нефть | 8,9 |
Это подтвержденные запасы энергии; реальные запасы могут быть в четыре и более раз больше. Эти цифры очень неопределенны. Оценка оставшегося ископаемого топлива на планете зависит от детального понимания земной коры. Используя современные технологии бурения, мы можем пробурить скважины на глубине до 3 км для проверки точного геологического строения; но половина океана глубже 3 км, поэтому около трети территории планеты недоступны для детального анализа.
Существует неопределенность в отношении общего количества запасов, но также и в отношении того, какая часть из них может быть извлечена с прибылью по технологическим, экономическим и политическим причинам, таким как доступность ископаемых месторождений, уровни содержания серы и другие загрязняющие вещества в нефти и угле, транспортные расходы и социальная нестабильность в регионах-производителях. Обычно наиболее легкодоступные месторождения добываются первыми.
Уголь - наиболее распространенное и сжигаемое ископаемое топливо. Это было топливо, которое положило начало промышленной революции, и его использование продолжало расти; Китай, в котором уже есть многие из самых загрязненных городов мира, в 2007 году строил около двух угольных электростанций каждую неделю. Большие запасы угля сделают его популярным кандидатом на удовлетворение потребностей мирового сообщества в энергии, за исключением проблем глобального потепления и других загрязнителей.
Страны по доказанным запасам природного газа (2014) на основе данных из The World Factbook. Природный газ - широко доступное ископаемое топливо, извлекаемые запасы которого оцениваются в 850 000 км³, и, по крайней мере, намного больше, если используются усовершенствованные методы выделения сланцевого газа. Совершенствование технологий и широкая разведка привели к значительному увеличению извлекаемых запасов природного газа по мере развития методов гидроразрыва сланцев. При нынешних темпах использования природный газ может обеспечить большую часть мировых потребностей в энергии в течение от 100 до 250 лет, в зависимости от увеличения потребления с течением времени.
Предполагается, что запасы нефти на Земле могут составлять 57 ЗДж (хотя оценки варьируются от минимума в 8 ЗДж, состоящего из доказанных и извлекаемых запасов в настоящее время, до максимального 110 ZJ), состоящий из доступных, но не обязательно извлекаемых запасов, и включающий оптимистические оценки для нетрадиционных источников, таких как нефтеносные пески и горючие сланцы. Текущий консенсус среди 18 признанных оценок профилей предложения заключается в том, что пик добычи наступит в 2020 году со скоростью 93 миллиона баррелей в день (мбд). Текущее потребление нефти составляет 0,18 ZJ в год (31,1 млрд баррелей) или 85 млн баррелей в сутки.
Растут опасения, что пиковая добыча может быть достигнута в ближайшем будущем, что приведет к резкому росту цен на нефть. В отчете Министерства экономики, промышленности и финансов Франции за 2005 год предложен наихудший сценарий, который может произойти уже в 2013 году. Есть также теории, что пик мировой добычи нефти может произойти всего через 2–3 года. лет. ASPO прогнозирует пиковый год в 2010 году. Некоторые другие теории предполагают, что он уже имел место в 2005 году. Мировая добыча сырой нефти (включая арендный конденсат) согласно данным US EIA снизилась с пикового значения 73,720 млн баррелей в сутки в 2005 году до 73,437 в 2006 году, 72,981 в 2007 году и 73,697 в 2008 году. Согласно теории пикового уровня добычи нефти, увеличение добычи приведет к более быстрому падению добычи в будущем, в то время как снижение добычи приведет к более медленному снижению, поскольку колоколообразная кривая будет растянутой через несколько лет.
В заявленной цели повышения цен на нефть до 75 долларов за баррель, которая упала с максимума в 147 долларов до минимума в 40 долларов, ОПЕК объявила о снижении добычи на 2,2 миллиона баррелей в сутки с 1 января 2009 года..
Ожидается, что политические соображения по поводу безопасности поставок, экологические проблемы, связанные с глобальным потеплением и устойчивостью, повысят потребление энергии в мире. вдали от ископаемого топлива. Концепция пикового уровня добычи нефти показывает, что около половины имеющихся запасов нефти уже добыто, и предсказывает снижение добычи.
Отказ правительства от ископаемого топлива, скорее всего, создаст экономическое давление за счет выбросов углерода и зеленого налогообложения. Некоторые страны принимают меры в результате Киотского протокола, и предлагаются дальнейшие шаги в этом направлении. Например, Европейская Комиссия предложила, чтобы энергетическая политика Европейского Союза установила обязательную цель повышения уровня возобновляемой энергии в общем балансе ЕС с менее чем 7%. в 2007 году до 20% к 2020 году.
Антитезой устойчивости является игнорирование ограничений, обычно называемое эффектом острова Пасхи, который представляет собой концепцию невозможности развития устойчивости, что приводит к истощению природных Ресурсы. По некоторым оценкам, исходя из текущих темпов потребления, текущие запасы нефти могут быть полностью исчерпаны к 2050 году.
Международное агентство по атомной энергии оценивает оставшиеся ресурсы урана в 2500 ZJ. Это предполагает использование реакторов-размножителей, которые могут создавать больше делящегося материала, чем они потребляют. IPCC оценивает, что в настоящее время доказанные экономически извлекаемые запасы урана для реакторов с прямоточным топливным циклом составляют всего 2 ZJ. Окончательно извлекаемый уран оценивается в 17 НДж для прямоточных реакторов и 1000 НДж для реакторов переработки и быстрых реакторов-размножителей.
Ресурсы и технологии не ограничивают возможности ядерной энергетики для удовлетворения спроса на энергию для 21 век. Однако политические и экологические опасения по поводу ядерной безопасности и радиоактивных отходов начали ограничивать рост этого энергоснабжения в конце прошлого века, особенно из-за ряда ядерных несчастные случаи. Опасения по поводу распространения ядерного оружия (особенно с плутонием, произведенным в реакторах-размножителях) означают, что развитие ядерной энергетики такими странами, как Иран и Сирия активно не одобряется международным сообществом.
Хотя в начале 21 века уран является основным ядерным топливом во всем мире, другие виды топлива, такие как торий и водород, исследуются с середины 20 века.
Запасы тория значительно превышают запасы урана, и, конечно же, водород в изобилии. Многие также считают, что его легче получить, чем уран. В то время как урановые рудники закрыты под землей и поэтому очень опасны для горняков, торий добывается из открытых карьеров, и, по оценкам, в земной коре его примерно в три раза больше, чем урана.
С 1960-х годов на многих объектах по всему миру сжигали Торий.
Альтернативы для производства энергии путем синтеза водорода изучаются с 1950-х годов. Никакие материалы не могут выдерживать температуры, необходимые для воспламенения топлива, поэтому его необходимо ограничивать методами, в которых не используются материалы. Магнитное и инерционное удержание являются основными альтернативами (Cadarache, термоядерный синтез с инерционным удержанием ), оба из которых являются горячими темами исследований в первые годы 21 века.
Сила синтеза - это процесс, приводящий в движение солнце и другие звезды. Он генерирует большое количество тепла за счет плавления ядер изотопов водорода или гелия, которые могут быть получены из морской воды. Теоретически тепло можно использовать для производства электроэнергии. Температура и давление, необходимые для поддержания плавления, делают процесс очень сложным для контроля. Теоретически Fusion может поставлять огромное количество энергии с относительно небольшим загрязнением. Хотя и Соединенные Штаты, и Европейский союз, а также другие страны поддерживают исследования в области термоядерного синтеза (например, инвестируют в установку ИТЭР ), согласно одному отчету, неадекватные исследования остановили прогресс в исследованиях термоядерного синтеза для последние 20 лет.
Возобновляемые ресурсы доступны каждый год, в отличие от невозобновляемых ресурсов, которые в конечном итоге истощаются. Простое сравнение - угольная шахта и лес. Хотя лес может быть истощен, если им управлять, он представляет собой непрерывный источник энергии, в то время как угольная шахта, которая когда-то была исчерпана, исчезла. Большинство доступных на Земле энергетических ресурсов - это возобновляемые ресурсы. Возобновляемые ресурсы составляют более 93 процентов общих запасов энергии в США. Ежегодные возобновляемые ресурсы были умножены на тридцать лет для сравнения с невозобновляемыми ресурсами. Другими словами, если бы все невозобновляемые ресурсы были равномерно исчерпаны в течение 30 лет, они бы составляли только 7 процентов имеющихся ресурсов каждый год, если бы все доступные возобновляемые ресурсы были освоены.
Возобновляемые источники энергии даже больше, чем традиционные ископаемые виды топлива, и теоретически могут легко удовлетворить мировые потребности в энергии. На поверхность планеты приходится 89 ПВт солнечной энергии. Хотя невозможно уловить всю или даже большую часть этой энергии, улавливания менее 0,02% будет достаточно для удовлетворения текущих потребностей в энергии. Препятствия на пути дальнейшего производства солнечной энергии включают высокую стоимость производства солнечных элементов и зависимость от погодных условий для выработки электроэнергии. Кроме того, нынешняя солнечная генерация не производит электричество в ночное время, что является особой проблемой в странах с высокими северными и южными широтами; Спрос на энергию самый высокий зимой, а доступность солнечной энергии самая низкая. Это можно преодолеть, покупая электроэнергию в странах, расположенных ближе к экватору, в зимние месяцы, а также можно решить с помощью технологических разработок, таких как разработка недорогих накопителей энергии. В глобальном масштабе солнечная генерация является самым быстрорастущим источником энергии, в течение последних нескольких лет среднегодовой рост составлял 35%. Япония, Европа, Китай, США и Индия - крупнейшие растущие инвесторы в солнечную энергию. Доля солнечной энергии в общемировом потреблении электроэнергии на конец 2014 года составила 1%.
Имеющиеся оценки ветровой энергии варьируются от 300 ТВт до 870 ТВт. Используя нижнюю оценку, всего 5% доступной энергии ветра могло бы удовлетворить текущие мировые потребности в энергии. Большая часть этой энергии ветра доступна в открытом океане. океаны покрывают 71% планеты, и ветер, как правило, сильнее дует над открытой водой, потому что там меньше препятствий.
В конце 2005 года приливная энергия произвела 0,3 ГВт электроэнергии. Из-за приливных сил, создаваемых Луной (68%) и Солнцем (32%), а также из-за относительного вращения Земли относительно Луны и Солнца, возникают колебания приливов. Эти приливные колебания приводят к диссипации со средней скоростью около 3,7 ТВт.
Другим физическим ограничением является энергия, доступная в приливных колебаниях океанов, которая составляет около 0,6 ЭДж (exa джоуль ). Обратите внимание, что это лишь малая часть общей энергии вращения Земли. Без воздействия эта энергия рассеивалась бы (со скоростью рассеивания 3,7 ТВт) примерно за четыре полу - суточных приливных периода. Итак, диссипация играет значительную роль в приливной динамике Мирового океана. Таким образом, это ограничивает доступную приливную энергию примерно до 0,8 ТВт (20% скорости рассеяния), чтобы не слишком сильно нарушать приливную динамику.
Волны возникают от ветра, который, в свою очередь, происходит от солнечной энергии. энергии, и при каждом преобразовании доступная энергия падает примерно на два порядка. Общая мощность волн, омывающих берега земли, составляет 3 ТВт.
Оценки используемых во всем мире геотермальных источников энергии значительно различаются в зависимости от предполагаемых инвестиций в технологии и разведке и догадках о геологических формациях. Согласно исследованию 1998 года, это может составить от 65 до 138 ГВт электрической мощности «с использованием усовершенствованных технологий». Другие оценки варьируются от 35 до 2000 ГВт электрической мощности, с дальнейшим потенциалом 140 EJ / год прямого использования.
Отчет MIT за 2006 г., принял во внимание использование усовершенствованных геотермальных систем (EGS), пришел к выводу, что к 2050 году будет доступно производство 100 ГВт (гигаватт электроэнергии) или более только в Соединенных Штатах, для максимальных инвестиций в исследования и разработки в размере 1 миллиарда долларов США в течение 15 лет. В отчете Массачусетского технологического института (MIT) подсчитано, что общие мировые ресурсы EGS составляют более 13 YJ, из которых более 0,2 YJ могут быть извлечены, с потенциалом увеличения этого показателя до 2 YJ за счет технологических усовершенствований, что достаточно для удовлетворения всех мировых потребностей в энергии в течение нескольких тысяч лет. Общее теплосодержание Земли составляет 13 000 000 ЙДж.
Производство биомассы и биотоплива - растущие отрасли промышленности, поскольку растет интерес к экологически чистым источникам топлива. Утилизация отходов позволяет избежать компромисса между продуктами питания и топливом, а сжигание метана снижает выбросы парниковых газов, потому что, хотя при этом выделяется углекислый газ, углекислый газ в 23 раза меньше, чем парниковый эффект. газ, чем метан. Биотопливо представляет собой устойчивую частичную замену ископаемого топлива, но его чистое воздействие на выбросы парниковых газов зависит от методов ведения сельского хозяйства, используемых для выращивания растений, используемых в качестве сырья для создания топлива. Хотя широко распространено мнение, что биотопливо может быть углеродно-нейтральным, есть свидетельства того, что биотопливо, произведенное с помощью современных методов ведения сельского хозяйства, является значительным чистым источником выбросов углерода. Геотермальная энергия и биомасса - единственные два возобновляемых источника энергии, которые требуют тщательного управления, чтобы избежать местного истощения.
В 2005 году гидроэлектроэнергия обеспечивала 16,4% мировой электроэнергии по сравнению с 21,0% в 1973 году., но только 2,2% мировой энергии.
