Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

14.1: Виклики та наслідки використання енергії

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    30183

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Вступ

    Енергія для освітлення, обігріву та охолодження наших будинків, підприємств та установ, виробництва продукції та керування нашими транспортними системами надходить з різних джерел, які походять з нашої планети та Сонячної системи. Це забезпечує соціальну та економічну вигоду суспільству. Земне ядро забезпечує геотермальною енергією. Гравітаційна тяга місяця і сонця створюють припливи. Сонце робить владу різними способами. Саме по собі сонце генерує пряму сонячну енергію. Сонячне випромінювання в поєднанні з гідрологічним циклом може зробити енергію вітру та гідроелектроенергію. Завдяки фотосинтезу рослини ростуть, роблячи деревину та біомасу, які розпадаються після того, як вони гинуть на органічну речовину. Протягом тисяч років цей розпад призводить до викопного палива, які концентрували або зберігали енергію. Кожен з цих видів енергії можна визначити як відновлюване або невідновлюване паливо, і кожен з них має певні екологічні та медичні витрати. Запаси викопного палива не розподіляються порівну по всій планеті, а також споживання та попит. У цьому розділі ми побачимо, що розподіл палива має вирішальне значення для стійкості ресурсів викопного палива для певної географічної зони. Створення енергії вимагає введення енергії, тому важливо дивитися на генерується чиста енергія - різниця виробленої енергії менше вкладеної енергії.

    Екологічні та медичні виклики використання енергії

    Вплив використання енергії на навколишнє середовище на людину і планету може відбуватися в будь-якому місці протягом життєвого циклу джерела енергії. Вплив починається з видобутку ресурсу. Вони продовжують переробку, очищення або виготовлення джерела, його транспортування до місця вироблення енергії, ефекти від генерації енергії, включаючи використання води, повітря та землі, і закінчуються утилізацією відходів, що утворюються під час процесу. Видобуток викопного палива, тим більше, що більш традиційні джерела виснажуються, сильно впливає на природне середовище. Коли ми копаємо глибше в гори, далі в море або далі в незаймані місця існування, ми ризикуємо пошкодити крихке середовище, а результати аварій або стихійних лих під час видобутку можуть бути руйнівними. Викопні паливо часто знаходяться далеко від місця, де вони використовуються, тому їх потрібно транспортувати трубопроводом, танкерами, залізничними або вантажними автомобілями. Всі вони представляють потенціал для аварій, витоків та розливів. При перевезенні залізницею або вантажівкою енергія повинна витрачатися і утворюються забруднюючі речовини. Переробка нафти, газу і вугілля генерує різні види викидів і відходів, а також використовує водні ресурси. Виробництво енергії на електростанціях призводить до викидів повітря, води та, найчастіше, відходів. Електростанції високо регулюються в Сполучених Штатах федеральним законодавством та законодавством штату відповідно до Законів про чисте повітря та чисту воду, тоді як атомні електростанції регулюються Комісією з ядерного регулювання. Поки об'єкти відповідають вимогам, значна частина впливу на навколишнє середовище пом'якшується шляхом обробки викидів та використання належних методів утилізації відходів. Однак, з точки зору сталого розвитку, вони все ще представляють екологічні загрози в довгостроковій перспективі і мають складні різноманітні проблеми навколо них. На малюнку нижче узагальнено ці проблеми.

    рис. 14.1.1.jpgМалюнок\(\PageIndex{1}\): Вплив на навколишнє середовище невідновлюваних та відновлюваних джерел електроенергії Джерело: Кляйн-Банай за допомогою даних Адміністрації енергетичної інформації США та Агентства з охорони навколишнього середовища США

    Геополітичні виклики викопного палива

    Використання викопного палива дозволило більшій частині світового населення досягти більш високого рівня життя. Однак ця залежність від викопного палива призводить до багатьох значних впливів на суспільство. Наші сучасні технології та послуги, такі як транспортування, озеленення та виробництво пластмас багато в чому залежать від викопного палива. Тобто, якщо поставки стають обмеженими або надзвичайно дорогими, наша економіка вразлива. Якщо країни не мають власних запасів викопного палива, вони несуть ще більший ризик. Сполучені Штати стають все більш залежними від іноземної нафти з 1970 року, коли наш власний видобуток нафти досяг максимуму. Сполучені Штати імпортували понад половину сирої нафти та нафтопродуктів, які ми споживали протягом 2009 року. Трохи більше половини цього імпорту припало на Західну півкулю (див. Малюнок нижче).

    рис. 14.1.2.jpgРисунок\(\PageIndex{2}\): Джерела чистого імпорту нафти США, 2009 Рисунок показує, що Сполучені Штати імпортували понад половину сирої нафти та нафтопродуктів, які вони споживали протягом 2009 року. Джерело: Управління енергетичної інформації США, Річний обсяг поставок нафти, 2009, попередні дані.

    Власником запасів нафти на ринку нафти є Організація країн-експортерів нафти (ОПЕК) (див. Малюнок нижче). Станом на січень 2009 року в ОПЕК налічувалося 12 країн-членів: Алжир, Ангола, Еквадор, Іран, Ірак, Кувейт, Лівія, Нігерія, Катар, Саудівська Аравія, Об'єднані Арабські Емірати та Венесуела. ОПЕК намагається вплинути на кількість нафти, доступної в світі, призначивши квоту видобутку кожному члену, крім Іраку, для якої наразі не встановлено жодної квоти. Загальне дотримання цих квот є неоднозначним, оскільки окремі країни приймають фактичні виробничі рішення. Всі ці країни мають національну нафтову компанію, але також дозволяють міжнародним нафтовим компаніям працювати в межах своїх кордонів. Вони можуть обмежити обсяги видобутку цими нафтовими компаніями. Тому країни ОПЕК мають великий вплив на те, наскільки світового попиту задовольняють пропозиції ОПЕК і не входять в ОПЕК. Недавнім прикладом цього є підвищення цін, яке відбулося протягом 2011 року після численних народних повстань в арабських країнах, включаючи Лівію.

    рис. 14.1.3.jpgМалюнок\(\PageIndex{3}\): Перевірені власники запасів нафти Кругова діаграма показує перевірених власників запасів Джерело: Кляйн-Банай з використанням даних статистичного огляду світової енергетики ВР (2010)

    Цей тиск змусило США розробити політику, яка б зменшила залежність від іноземної нафти, наприклад, розробку додаткових внутрішніх джерел та отримання її з неблизькосхідних країн, таких як Канада, Мексика, Венесуела та Нігерія. Однак, оскільки запаси викопного палива створюють робочі місця та забезпечують дивіденди інвесторам, багато на кону в країні, яка має ці резерви. Залежно від того, чи ділиться це нафтове багатство з жителями країни або утримується нафтовими компаніями та диктатурами, як і в Нігерії до 1990-х років, нація з запасами викопного палива може отримати користь або вийти ще гірше.

    Невідновлювана енергетика та навколишнє середовище

    Викопне паливо також відоме як невідновлювана енергія, оскільки для їх регенерації землі потрібні тисячі років. Три основні джерела палива надходять у всіх фазах — тверде, рідке та газ. Однією з головних проблем є викиди вуглекислого газу, які сприяють зміні клімату. На малюнку нижче показана залежність між типом палива та викидами вуглецю.

    рис. 14.1.4.jpgМалюнок\(\PageIndex{4}\): Тип палива та викиди вуглецю Дві діаграми показують взаємозв'язок між типом палива та викидами вуглецю для споживання енергії в США в 2010 році. Джерело: Управління енергетичної інформації США

    Дописувачі та атрибуція