Современная энергетика и перспективы её развития

Введение

Энергетика - это сфера экономической деятельности человека, совокупность крупных природных и искусственных подсистем, которые служат для преобразования, распределения и использования всех видов энергетических ресурсов. Ее целью является обеспечение производства энергии путем преобразования первичной, природной энергии во вторичную, например, в электрическую или тепловую энергию. В то же время производство энергии чаще всего происходит в несколько этапов:
- производство и концентрация энергоресурсов, примером является добыча, переработка и обогащение ядерного топлива;
- передача ресурсов на электростанции, например, доставка мазута на тепловую электростанцию;
- преобразование первичной энергии во вторичную энергию с использованием, например, химической энергии угля в электрическую и тепловую энергию;
- передача вторичной энергии потребителям, например, по линиям электропередач.
Цивилизации нужна энергия, и требования к ней возрастают с каждым годом. В то же время запасы традиционных природных источников (нефть, уголь, газ и т. д.) Запасы ядерного топлива, урана и тория, из которых можно получить плутониевые заводчики в реакторах-размножителях. Запасы термоядерного топлива, водорода, практически неисчерпаемы; однако управляемые термоядерные реакции еще не освоены, и неизвестно, когда они будут использоваться для промышленного производства энергии в чистом виде, то есть без участия в этом процессе реакторов деления.
Ключевой проблемой экономики стран является необходимость повышения энергоэффективности.
Остается два пути: экономия в использовании энергетических ресурсов и использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии.
Энергетика является исключительно капиталоемкой отраслью с большим инвестиционным циклом. Это обстоятельство обуславливает необходимость поиска «длинных» денег на развитие энергетики, использование достижений науки и техники и, как следствие, подготовку перехода к энергии будущего.
Задача достижения качественно нового состояния энергетики диктует жесткие требования к выбору мер государственного регулирования и частно-государственного партнерства, взаимной ответственности всех участников процесса, что должно обуславливать своевременную интеграцию достижений (как страны, так и мира в целом) в энергетический комплекс.


1. Современная энергетика. Проблемы и перспективы
Энергетика - это основа, основа современной человеческой цивилизации. Энергетическая сила, способность преобразовывать первичные источники энергии возвышает человека над всеми другими живыми существами.
Открытие электричества и разведка крупных нефтяных месторождений породили техническую революцию 20-го века. Распространение электрической энергии увеличило силу труда и привело к появлению информационных систем, определяющих образ жизни всех людей.
Электричество является вторичным источником энергии. Первичная электрическая энергия, имеющаяся в природе (электрификация отдельных объектов, электрические разряды в атмосфере, электрический потенциал некоторых видов животных), не используется из-за ее эпизодической природы, небольших запасов и непреодолимых технических трудностей.
Во вторичной форме электричество используется необычайно широко и разнообразно. Формирование современного «электрического» мира обусловлено огромными техническими преимуществами электричества:
- способность получать электричество в любом масштабе путем простых технических преобразований из любых других основных видов энергии - угля, нефти, газа, ядерного топлива, речного стока, солнечной радиации, ветра, биомассы и всех других источников энергии, существующих на Земле; при высоких значениях эффективности;
- возможность практически мгновенной передачи (транспортировки) по проводам в любых количествах и на любых расстояниях с приемлемым уровнем потерь;
- возможность деления на месте использования в любых пропорциях и количествах в зависимости от конкретных потребностей человека и производства;
- возможность преобразования на многие другие виды энергии на месте непосредственного использования с высокими значениями КПД: в тепловую, световую, механическую, энергию электрических сигналов; а также возможность накопления в небольших количествах с помощью химических или других батарей - возможность, которая породила современный мир электронного оборудования и информатизации;
- электричество обладает высокой экологической чистотой

. В процессе его передачи и использования практически не происходит вредных выбросов в окружающую среду.
Электричество, наряду с очищенными нефтепродуктами, продолжает оставаться наиболее распространенным из всех видов потребляемой энергии, поскольку оно обладает такими уникальными качествами, которые обычно отсутствуют в любых других видах энергии (механическая, термическая, химическая и т. Д.).
Электроэнергетика является материальной основой существования и развития современной технической цивилизации. Без электричества невозможно представить существование нашей жизни, промышленности, транспорта, сельского хозяйства, науки, культуры.
Практически единственный, однако, очень серьезный недостаток электрической энергии заключается в том, что она в ее прямой форме не может накапливаться в крупных промышленных масштабах, поэтому на данный момент электроэнергия должна производиться столько, сколько она потребляется, в противном случае система «производитель электроэнергии - потребитель энергии» выйдет из строя, и очень серьезные примеры этого были в мировой энергетике.
Именно последнее обстоятельство объясняет огромную, не альтернативную роль гидроэлектростанций в электроэнергетических системах, которые являются основой существования современного индустриального общества.
Производство и использование электроэнергии должно предусматривать создание электроэнергетической системы (ЭЭС), состоящей из трех компонентов: "производителя электроэнергии — линии электропередачи (транспорта электроэнергии) — потребителя электроэнергии".
Поскольку природные графики прихода возобновляющихся источников энергии не соответствуют графикам потребления электроэнергии, в любой электроэнергетической системе должен иметься регулятор (лучше — аккумулятор) мощности, способный обеспечить соответствие производства электроэнергии ее потреблению.
Традиционные гидроэлектростанции, утилизирующие энергию речных потоков, являются наиболее эффективными регуляторами производимой электрической мощности, поэтому наиболее целесообразным путем широкого использования возобновляющихся источников энергии для производства электроэнергии является создание комплексных электростанций на базе гидроэлектростанций.
Суммарное энергопотребление удваивается каждые 20 лет, а потребление нефти и электроэнергии — 10-12 лет. Такой рост объясняется возрастанием энергонасыщенности производства и коммунального хозяйства, резким увеличением численности населения земного шара. Мировой спрос на электроэнергию будет расти в ближайшее десятилетие за счет роста населения в развивающихся странах.
После 2020 г. возможно обострение проблем энергоснабжения, особенно при увеличении глобального энергоспроса и недостаточно активном развитии альтернативных энергоисточников.
Энергетика может быть разделена на три подотрасли, связанные с целью использования первичных источников энергии — энергетика транспортная (транспортные энергетические установки), тепловая (тепловые энергетические установки) и электрическая (электрические энергетические установки).
На данный момент главной проблемой современной энергетики является не истощение минеральных ресурсов, а угрожающая экологическая обстановка: еще задолго до того, как будут использованы все мыслимые ресурсы, разразиться экологическая катастрофа, которая превратит Землю в планету, совершенно не приспособленную для жизни человека.

2