11.1: Виклики та наслідки використання енергії

Енергія для освітлення, опалення та охолодження наших будівель, виробництва продукції та живлення наших транспортних систем надходить з різних природних джерел. Земне ядро забезпечує геотермальною енергією. Гравітаційна тяга місяця і сонця створюють припливи. Сонце випромінює світло (електромагнітне випромінювання), яке створює вітер, забезпечує водний (гідрологічний) цикл і дозволяє фотосинтез. Рослини, водорості та ціанобактерії використовують сонячну енергію для вирощування та створення біомаси, яку можна спалювати та використовувати для біопалива, такого як деревина, біодизель, біоетанол. Протягом мільйонів років біомаса з фотосинтетичних організмів може створювати багате енергією викопне паливо через геологічний процес поховання та перетворення за допомогою тепла та тиску.

Кожен з цих видів енергії можна визначити як відновлювані або невідновлювані. Поновлювані джерела енергії можна поповнювати протягом життя людини. Приклади включають сонячну, вітрову та енергію біомаси. Невідновлювана енергія є кінцевою і не може бути поповнена в межах людського часу. Приклади включають ядерну енергію та викопне паливо, формування яких займає мільйони років. Всі джерела енергії мають і деякі екологічні та медичні витрати, а розподіл енергії розподіляється не однаково між усіма народами.

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 та закінчується утилізацією відходів, що утворюються під час використання.

Видобуток викопного палива може бути використаний як тематичне дослідження, оскільки його використання має значний вплив на навколишнє середовище. Коли ми копаємо глибше в гори, далі в море або далі в незаймані місця існування, ми ризикуємо завдати шкоди крихкому середовищу, а результати аварій або стихійних лих під час процесів 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.

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 та пластмаси, багато в чому залежать від викопного палива. 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 (рис.\(\PageIndex{2}\)).

На малюнку показано, 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.

Основним власником запасів нафти є Організація країн-експортерів нафти (ОПЕК) (рис.\(\PageIndex{3}\)). Станом на 2018 рік в ОПЕК було 15 країн-членів: Алжир, Ангола, Конго, Екваторіальна Гвінея, Габон, 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.

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

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.

Цей тиск змусив Сполучені Штати 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 запаси нафти. Нафтові багатства можуть ділитися з жителями країни або утримуватися нафтовими компаніями та диктатурами, такими як у Нігерії до 1990-х років.

Малюнок\(\PageIndex{4}\). 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

• Основи екологічної науки Камали Доршнер ліцензовано відповідно до CC BY 4.0. Модифікований з оригіналу Метью Р. Фішер.