Weltenergiewirtschaft

Leitung: Gavrikova Olga Nikolaevna

Nischni Nowgorod

Rezension

Einführung. 3

Allgemeine Bestimmungen. 4

Arten und Arten von Kraftwerken. 6

Einflussfaktoren auf die Platzierung von Kraftwerken. 10

Probleme der Kernenergieentwicklung. 11

Alternative Energiequellen. 13

Sonnenenergie. 14

Windenergie. 15

Meeresenergie. 16

Flussenergie. 16

Energie der Weltmeere. 17

Erdenergie. 20

Energie aus Abfall. 20

Energie der Gülle. 20

Wasserstoffenergie. 21

Abschluss. 24

Die moderne Gesellschaft war am Ende des 20. Jahrhunderts damit konfrontiert Energieprobleme was teilweise sogar zu Krisen führte. Die Menschheit versucht, neue Energiequellen zu finden, die in jeder Hinsicht von Vorteil sind: einfache Produktion, niedrige Transportkosten, Umweltfreundlichkeit, Nachschub. Kohle und Gas treten in den Hintergrund: Sie werden nur dort eingesetzt, wo es unmöglich ist, etwas anderes zu verwenden. Die Kernenergie nimmt einen immer wichtigeren Platz in unserem Leben ein: Sie kann sowohl in den Kernreaktoren von Raumfähren als auch in einem Personenkraftwagen genutzt werden.

Alle traditionellen Energiequellen werden definitiv zur Neige gehen, insbesondere angesichts der ständig steigenden Bedürfnisse der Menschen. Deshalb begannen die Menschen an der Wende zum 21. Jahrhundert darüber nachzudenken, was in der neuen Ära zur Grundlage ihrer Existenz werden würde. Es gibt noch andere Gründe, warum sich die Menschheit alternativen Energiequellen zugewandt hat. Erstens das kontinuierliche Wachstum der Industrie als Hauptverbraucher aller Energiearten (in der aktuellen Situation reichen die Kohlereserven etwa 270 Jahre, Öl 35-40 Jahre, Gas 50 Jahre). Zweitens die Notwendigkeit erheblicher finanzieller Kosten für die Erkundung neuer Lagerstätten, da diese Arbeiten häufig mit der Organisation von Tiefbohrungen (insbesondere unter Offshore-Bedingungen) und anderen komplexen und hochtechnologischen Technologien verbunden sind. Und drittens die mit dem Bergbau verbundenen Umweltprobleme Energieressourcen. Ein ebenso wichtiger Grund für die Notwendigkeit, alternative Energiequellen zu entwickeln, ist das Problem der globalen Erwärmung. Sein Wesen liegt in der Tatsache, dass Kohlendioxid (CO 2), das bei der Verbrennung von Kohle, Öl und Benzin bei der Erzeugung von Wärme, Strom und der Gewährleistung des Betriebs von Fahrzeugen freigesetzt wird, Wärmestrahlung von der Oberfläche unseres Planeten absorbiert und dadurch erhitzt wird der Sonne und erzeugt den sogenannten Treibhauseffekt.

Die Elektrizitätswirtschaft ist ein Industriezweig, der sich mit der Stromerzeugung in Kraftwerken und deren Übertragung an die Verbraucher beschäftigt und gleichzeitig einer der Grundzweige der Schwerindustrie ist.

Energie ist die Grundlage für die Entwicklung der Produktionskräfte in jedem Staat. Energie gewährleistet den unterbrechungsfreien Betrieb von Industrie, Landwirtschaft, Verkehr und Versorgungsunternehmen. Eine stabile wirtschaftliche Entwicklung ist ohne ständige Weiterentwicklung der Energie nicht möglich.

Wissenschaftlicher und technischer Fortschritt ist ohne die Entwicklung von Energie und Elektrifizierung nicht möglich. Um die Arbeitsproduktivität zu steigern, ist die Mechanisierung und Automatisierung von Produktionsprozessen sowie der Ersatz menschlicher Arbeit (insbesondere schwerer oder eintöniger) durch Maschinenarbeit von größter Bedeutung. Aber die allermeisten technischen Mittel zur Mechanisierung und Automatisierung (Geräte, Instrumente, Computer) basieren auf elektrischer Energie. Elektrische Energie wird vor allem zum Antrieb von Elektromotoren genutzt. Die Leistung elektrischer Maschinen (je nach Einsatzzweck) variiert: von Bruchteilen eines Watts (Mikromotoren, die in vielen Bereichen der Technik und in Haushaltsprodukten eingesetzt werden) bis hin zu enormen Werten von über einer Million Kilowatt (Kraftwerksgeneratoren).

Die Menschheit braucht Strom, und der Bedarf daran steigt jedes Jahr. Gleichzeitig sind die Reserven an traditionellen natürlichen Brennstoffen (Öl, Kohle, Gas etc.) endlich. Es gibt auch begrenzte Reserven an Kernbrennstoffen – Uran und Thorium, aus denen in Brutreaktoren Plutonium hergestellt werden kann. Daher ist es heute wichtig, rentable Stromquellen zu finden, und zwar nicht nur im Hinblick auf billigen Kraftstoff, sondern auch im Hinblick auf die Einfachheit des Designs, den Betrieb und die geringen Materialkosten für den Bau der Station. und Haltbarkeit der Stationen.

Die Energiewirtschaft ist Teil der Kraftstoff- und Energiewirtschaft und untrennbar mit einem weiteren Bestandteil dieses gigantischen Wirtschaftskomplexes verbunden – der Kraftstoffindustrie.

Die Elektrizitätswirtschaft wird zusammen mit anderen Sektoren der Volkswirtschaft als Teil eines einzigen nationalen Wirtschaftssystems betrachtet. Derzeit ist unser Leben ohne elektrische Energie undenkbar. Elektrische Energie hat alle Bereiche menschlichen Handelns erfasst: Industrie und Landwirtschaft, Wissenschaft und Raumfahrt. Auch Strom ist aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Diese weite Verbreitung erklärt sich aus seinen spezifischen Eigenschaften:

o die Fähigkeit, sich in fast alle anderen Energiearten (thermische, mechanische, Schall-, Licht- und andere) umzuwandeln;

o die Fähigkeit, relativ leicht in großen Mengen über große Entfernungen übertragen zu werden;

o die enormen Geschwindigkeiten elektromagnetischer Prozesse;

o die Fähigkeit, Energie zu fragmentieren und ihre Parameter (Spannungs-, Frequenzänderungen) zu formen.

Die Industrie bleibt der Hauptverbraucher von Elektrizität, obwohl ihr Anteil am gesamten Nutzstromverbrauch weltweit deutlich abnimmt. Elektrische Energie wird in der Industrie zum Antrieb verschiedener Mechanismen und direkt in technologischen Prozessen eingesetzt. Derzeit beträgt die Elektrifizierungsrate von Elektroantrieben in der Industrie 80 %. Gleichzeitig wird etwa 1/3 des Stroms direkt für den technologischen Bedarf ausgegeben.

In der Landwirtschaft wird Strom zum Heizen von Gewächshäusern und Viehställen, zur Beleuchtung und zur Automatisierung verwendet. Handarbeit auf Bauernhöfen.

Elektrizität spielt im Verkehrskomplex eine große Rolle. Durch den elektrifizierten Schienenverkehr wird eine große Menge Strom verbraucht, was eine Erhöhung der Straßenkapazität durch höhere Zuggeschwindigkeiten, geringere Transportkosten und eine höhere Kraftstoffeffizienz ermöglicht. Der elektrifizierte Anteil der Eisenbahnen in Russland belief sich nach Länge auf 38 % aller Eisenbahnen des Landes und etwa 3 % der weltweiten Eisenbahnen und liefert 63 % des Güterumschlags der russischen Eisenbahnen und 1/4 des weltweiten Güterumschlags Eisenbahntransport. In Amerika und insbesondere in europäischen Ländern liegen diese Zahlen etwas höher.

Strom im Haushalt trägt wesentlich dazu bei, den Menschen ein angenehmes Leben zu ermöglichen. Viele Haushaltsgeräte(Kühlschränke, Fernseher, Waschmaschinen, Bügeleisen und andere) entstanden dank der Entwicklung der Elektroindustrie.

Heute ist Russland beim Stromverbrauch pro Kopf 17 Ländern der Welt unterlegen, darunter den USA, Frankreich und Deutschland, und liegt hinsichtlich des Niveaus der elektrischen Ausrüstung in Industrie und Landwirtschaft hinter vielen dieser Länder zurück. Der Stromverbrauch im Alltag und im Dienstleistungssektor ist in Russland zwei- bis fünfmal niedriger als in anderen entwickelten Ländern. Gleichzeitig ist die Effizienz und Effektivität der Stromnutzung in Russland deutlich geringer als in einer Reihe anderer Länder.

Elektrizitätswirtschaft - der wichtigste Teil menschliche Lebensaktivität. Sein Entwicklungsstand spiegelt den Entwicklungsstand der Produktivkräfte der Gesellschaft und die Möglichkeiten des wissenschaftlichen und technischen Fortschritts wider.

Wärmekrafttechnik

Die ersten Wärmekraftwerke entstanden Ende des 19. Jahrhunderts (1882 – in New York, 1883 – in St. Petersburg, 1884 – in Berlin) und verbreiteten sich. In der Mitte der 70er Jahre des 20. Jahrhunderts waren thermische Kraftwerke die wichtigste Kraftwerksart. Der Anteil der von ihnen erzeugten Elektrizität betrug: in Russland und den USA 80 % (1975), weltweit etwa 76 % (1973).

Derzeit werden etwa 50 % des weltweiten Stroms in Wärmekraftwerken erzeugt. Die meisten russischen Städte werden durch Wärmekraftwerke versorgt. In Städten kommen häufig KWK-Anlagen zum Einsatz – Blockheizkraftwerke, die nicht nur Strom, sondern auch Wärme in Form von Warmwasser produzieren. Ein solches System ist ziemlich unpraktisch, weil Im Gegensatz zu Elektrokabeln ist die Zuverlässigkeit von Heizungsnetzen über große Entfernungen äußerst gering; auch die Effizienz der zentralen Wärmeversorgung nimmt während der Übertragung stark ab (die Effizienz erreicht 60–70 %). Es wird geschätzt, dass die Installation eines Elektrokessels in einem Einfamilienhaus wirtschaftlich rentabel ist, wenn die Heizungsleitungen länger als 20 km sind (was in den meisten Städten typisch ist). Der Standort von Wärmekraftwerken wird hauptsächlich von Brennstoff- und Verbraucherfaktoren beeinflusst. Die leistungsstärksten Wärmekraftwerke befinden sich dort, wo Kraftstoff produziert wird. Wärmekraftwerke, die lokale Arten organischer Brennstoffe (Torf, Schiefer, kalorienarme und aschereiche Kohlen, Heizöl, Gas) nutzen, sind verbraucherorientiert und gleichzeitig an Brennstoffquellen gelegen.

Das Funktionsprinzip von Wärmekraftwerken basiert auf der sequentiellen Umwandlung der chemischen Energie des Brennstoffs in thermische und elektrische Energie. Die Hauptausrüstung eines Wärmekraftwerks besteht aus Kessel, Turbine und Generator. Im Kessel wird bei der Verbrennung von Brennstoff Wärmeenergie freigesetzt, die in die Energie von Wasserdampf umgewandelt wird. In einer Turbine wird Wasserdampf in mechanische Rotationsenergie umgewandelt. Der Generator wandelt Rotationsenergie in elektrische Energie um. Wärmeenergie für den Verbrauch kann in Form von Dampf aus einer Turbine oder einem Kessel entnommen werden.

Wärmekraftwerke haben sowohl Vor- als auch Nachteile. Ein positives Merkmal im Vergleich zu anderen Kraftwerkstypen ist die relativ freie Platzierung, die mit der breiten Verteilung und Vielfalt der Brennstoffressourcen verbunden ist; Fähigkeit, Strom ohne saisonale Schwankungen zu erzeugen. Zu den negativen Faktoren zählen folgende: TPP hat einen niedrigen Koeffizienten nützliche Aktion Wenn wir die verschiedenen Stufen der Energieumwandlung nacheinander bewerten, werden wir feststellen, dass nicht mehr als 32 % der Kraftstoffenergie in elektrische Energie umgewandelt werden. Die Brennstoffressourcen unseres Planeten sind begrenzt, deshalb brauchen wir Kraftwerke, die keine fossilen Brennstoffe nutzen. Darüber hinaus haben Wärmekraftwerke äußerst negative Auswirkungen auf die Umwelt. Wärmekraftwerke auf der ganzen Welt, einschließlich Russland, stoßen jährlich 200 bis 250 Millionen Tonnen Asche und etwa 60 Millionen Tonnen Schwefeldioxid in die Atmosphäre aus.

Wasserkraft

Bezogen auf die erzeugte Energiemenge liegen Wasserkraftwerke (WKW) an zweiter Stelle. Sie produzieren den günstigsten Strom, haben aber relativ hohe Baukosten. Es waren die Wasserkraftwerke, die der Sowjetregierung in den ersten Jahrzehnten der Sowjetmacht einen großen Durchbruch in der Industrie ermöglichten.

Moderne Wasserkraftwerke ermöglichen die Erzeugung von bis zu 7 Millionen kW Energie, was der doppelten Leistung der derzeit in Betrieb befindlichen Wärmekraftwerke und Kernkraftwerke entspricht. Allerdings ist die Platzierung von Wasserkraftwerken in Europa aufgrund dessen schwierig auf die hohen Grundstückskosten und die Unmöglichkeit, große Gebiete in diesen Regionen zu überfluten. Ein wesentlicher Nachteil von Wasserkraftwerken ist die für die Industrie so unbequeme Saisonalität ihres Betriebs.

Wasserkraftwerke lassen sich in zwei Hauptgruppen einteilen: Wasserkraftwerke an großen Tieflandflüssen und Wasserkraftwerke an Gebirgsflüssen. In unserem Land wurden die meisten Wasserkraftwerke an Tieflandflüssen gebaut. Tieflandstauseen sind in der Regel großflächig und verändern großflächig die natürlichen Bedingungen. Es wird immer schlimmer Hygienezustand Stauseen: Abwässer, die früher von Flüssen transportiert wurden, sammeln sich in Stauseen; es müssen besondere Maßnahmen ergriffen werden, um Flussbetten und Stauseen zu spülen. Der Bau von Wasserkraftwerken an Tieflandflüssen ist weniger rentabel als an Gebirgsflüssen, aber manchmal ist es beispielsweise notwendig, eine normale Schifffahrt und Bewässerung zu schaffen. Alle Länder der Welt versuchen, auf den Einsatz von Wasserkraftwerken an Tieflandflüssen zu verzichten und auf schnelle Gebirgsflüsse oder Kernkraftwerke umzusteigen.

Wasserkraftwerke nutzen Wasserkraftressourcen, also die Kraft des fallenden Wassers, um Strom zu erzeugen. Es gibt drei Haupttypen von Wasserkraftwerken:

1. Wasserkraftwerke.

Das technologische Schema ihrer Arbeit ist recht einfach. Durch den Bau von Wasserbauwerken werden die natürlichen Wasserressourcen des Flusses in Wasserkraftressourcen umgewandelt. Wasserenergieressourcen werden in einer Turbine genutzt und in mechanische Energie umgewandelt, mechanische Energie wird in einem Generator genutzt und in elektrische Energie umgewandelt.

2. Gezeitenstationen.

Die Natur selbst schafft die Voraussetzungen für den Druck, unter dem Meerwasser genutzt werden kann. Durch die Ebbe und Flut der Gezeiten verändert sich der Meeresspiegel in den Nordmeeren - Ochotsk, Bering, die Welle erreicht 13 Meter. Es entsteht ein Unterschied zwischen dem Niveau des Beckens und dem Meer und somit entsteht ein Druck. Da sich die Flutwelle periodisch ändert, ändern sich Druck und Leistung der Stationen entsprechend. Die Nutzung der Gezeitenenergie ist immer noch in bescheidenem Umfang. Der Hauptnachteil solcher Stationen ist der Zwangsmodus. Gezeitenstationen (TES) stellen ihren Strom nicht dann zur Verfügung, wenn der Verbraucher ihn benötigt, sondern abhängig von Ebbe und Flut des Wassers. Auch die Kosten für den Bau solcher Stationen sind hoch.

3. Pumpspeicherkraftwerke.

Ihre Wirkung beruht auf der zyklischen Bewegung der gleichen Wassermenge zwischen zwei Becken: dem oberen und dem unteren. Nachts, wenn der Strombedarf gering ist, wird Wasser vom Unterbecken in das Oberbecken gepumpt und verbraucht dabei überschüssige Energie, die nachts von Kraftwerken erzeugt wird. Tagsüber, wenn der Stromverbrauch stark ansteigt, wird Wasser aus dem Oberbecken durch Turbinen nach unten geleitet und so Energie erzeugt. Dies ist von Vorteil, da Abschaltungen von Wärmekraftwerken in der Nacht nicht möglich sind. Somit können Pumpspeicherkraftwerke die Probleme von Spitzenlasten lösen. In Russland, insbesondere im europäischen Teil, besteht ein akutes Problem bei der Schaffung wendiger Kraftwerke, darunter Pumpspeicherkraftwerke.

Zusätzlich zu den aufgeführten Vor- und Nachteilen weisen Wasserkraftwerke Folgendes auf: Wasserkraftwerke sind sehr effektive Energiequellen, da sie erneuerbare Ressourcen nutzen, einfach zu bedienen sind und einen hohen Wirkungsgrad von über 80 % haben. Dadurch ist die Energieerzeugung aus Wasserkraftwerken am günstigsten. Ein großer Vorteil von Wasserkraftwerken ist die Möglichkeit des nahezu sofortigen automatischen An- und Abschaltens einer beliebigen Anzahl von Einheiten. Der Bau von Wasserkraftwerken erfordert jedoch einen langen Zeitraum und große spezifische Kapitalinvestitionen; dies ist mit dem Verlust von Land in den Ebenen verbunden und schadet der Fischereiindustrie. Der Anteil der Wasserkraftwerke an der Stromerzeugung ist deutlich geringer als ihr Anteil an der installierten Leistung, was dadurch erklärt wird, dass ihre volle Leistung nur in kurzer Zeit und nur in Hochwasserjahren ausgeschöpft wird. Daher können Wasserkraftressourcen trotz der Bereitstellung von Wasserkraftressourcen in vielen Ländern der Welt nicht als Hauptquelle der Stromerzeugung dienen.

Kernenergie.

Das erste Kernkraftwerk der Welt, Obninskaya, wurde 1954 in Russland in Betrieb genommen. Das Personal von 9 russischen Kernkraftwerken beträgt 40,6 Tausend Menschen oder 4 % der Gesamtbevölkerung, die im Energiesektor beschäftigt ist. 11,8 % oder 119,6 Milliarden kW des gesamten in Russland produzierten Stroms wurden in Kernkraftwerken erzeugt. Lediglich bei Kernkraftwerken ist das Wachstum der Stromproduktion weiterhin hoch.

Es war geplant, dass der Anteil der Kernkraftwerke an der Stromerzeugung in der UdSSR im Jahr 1990 20 % erreichen würde, tatsächlich wurden jedoch nur 12,3 % erreicht. Die Katastrophe von Tschernobyl führte zu einer Kürzung des Atombauprogramms, seit 1986 wurden nur noch 4 Kraftwerksblöcke in Betrieb genommen. Kernkraftwerke, die modernsten Kraftwerkstypen, haben gegenüber anderen Kraftwerkstypen eine Reihe wesentlicher Vorteile: Unter normalen Betriebsbedingungen belasten sie die Umwelt überhaupt nicht und erfordern keinen Anschluss an eine Rohstoffquelle und dementsprechend können neue Kraftwerke fast überall aufgestellt werden; die Leistung entspricht nahezu der durchschnittlichen Leistung von Wasserkraftwerken, jedoch übersteigt der installierte Kapazitätsauslastungsgrad bei Kernkraftwerken (80 %) diesen Wert bei Wasserkraftwerken deutlich Wärmekraftwerke.

Unter normalen Betriebsbedingungen weisen Kernkraftwerke praktisch keine nennenswerten Nachteile auf. Allerdings ist die Gefahr von Kernkraftwerken unter möglichen Umständen höherer Gewalt nicht zu übersehen: Erdbeben, Hurrikane usw. – hier bergen alte Kraftwerksmodelle die potenzielle Gefahr einer Strahlenbelastung von Gebieten durch unkontrollierte Überhitzung des Reaktors. Der tägliche Betrieb von Kernkraftwerken geht jedoch mit einer Reihe negativer Folgen einher:

1. Bestehende Schwierigkeiten bei der Nutzung der Kernenergie – Entsorgung radioaktiver Abfälle. Für den Abtransport von Stationen werden Container mit leistungsstarkem Schutz und einem Kühlsystem gebaut. Die Bestattung erfolgt im Boden, in großen Tiefen in theologisch stabilen Schichten.

2. Die katastrophalen Folgen von Unfällen in einigen veralteten Kernkraftwerken sind eine Folge eines mangelhaften Anlagenschutzes.

3. Thermische Verschmutzung von Gewässern, die von Kernkraftwerken genutzt werden.

Das Funktionieren von Kernkraftwerken als Objekten erhöhter Gefahr erfordert die Beteiligung staatlicher Behörden und der Verwaltung an der Festlegung von Entwicklungsrichtungen und der Bereitstellung der erforderlichen Mittel.

Die Platzierung verschiedener Kraftwerkstypen wird beeinflusst durch verschiedene Faktoren. Der Standort von Wärmekraftwerken wird hauptsächlich von Brennstoff- und Verbraucherfaktoren beeinflusst. Die leistungsstärksten Wärmekraftwerke stehen in der Regel dort, wo Brennstoffe produziert werden; je größer das Kraftwerk, desto weiter kann es Strom übertragen. Kraftwerke, die kalorienreiche Brennstoffe nutzen, deren Transport wirtschaftlich rentabel ist, sind verbraucherorientiert. Mit Heizöl betriebene Kraftwerke befinden sich hauptsächlich in den Zentren der Ölraffinerieindustrie.

Da Wasserkraftwerke die Kraft des fallenden Wassers zur Stromerzeugung nutzen, sind sie dementsprechend auf Wasserkraftressourcen ausgerichtet. Die riesigen Wasserkraftressourcen der Welt sind ungleich verteilt. Der Wasserbau in unserem Land war durch den Bau von Wasserkraftwerkskaskaden an Flüssen gekennzeichnet. Eine Kaskade ist eine Gruppe von Wärmekraftwerken, die stufenweise entlang des Wasserflusses angeordnet sind, um deren Energie gleichmäßig zu nutzen. Gleichzeitig werden neben der Strombeschaffung auch Probleme der Versorgung der Bevölkerung und der Wassergewinnung, der Beseitigung von Überschwemmungen und der Verbesserung der Transportbedingungen gelöst. Leider hatte die Entstehung von Kaskaden im Land äußerst negative Folgen: Verlust wertvoller Agrarflächen, Störung des ökologischen Gleichgewichts.

Tieflandstauseen sind in der Regel großflächig und verändern großflächig die natürlichen Bedingungen. Der hygienische Zustand der Gewässer verschlechtert sich: Abwässer, die früher von Flüssen transportiert wurden, sammeln sich in Stauseen und es müssen besondere Maßnahmen zur Spülung von Flussbetten und Stauseen ergriffen werden. Der Bau von Wasserkraftwerken an Tieflandflüssen ist weniger rentabel als an Gebirgsflüssen, aber manchmal ist es beispielsweise notwendig, eine normale Schifffahrt und Bewässerung zu schaffen.

Kernkraftwerke können in jeder Region gebaut werden, unabhängig von ihren Energieressourcen: Kernbrennstoff hat einen hohen Energiegehalt (1 kg des wichtigsten Kernbrennstoffs – Uran – enthält die gleiche Energiemenge wie 2500 Tonnen Kohle). Bei störungsfreiem Betrieb emittieren Kernkraftwerke keine Emissionen in die Atmosphäre und sind daher für Verbraucher unbedenklich. Kürzlich wurden ATPP und AST erstellt. Beim ATPP wird wie bei einem herkömmlichen BHKW sowohl elektrische als auch thermische Energie erzeugt, während beim AST nur thermische Energie erzeugt wird.

Nach der Katastrophe im Kernkraftwerk Tschernobyl wurde unter dem Einfluss der Öffentlichkeit in Russland das Tempo der Entwicklung der Kernenergie deutlich verlangsamt. Das bisher bestehende Programm zur beschleunigten Erreichung einer gesamten Kernkraftwerkskapazität von 100 Millionen kW (diese Zahl haben die USA bereits erreicht) wurde faktisch auf Eis gelegt. Durch die Schließung aller im Bau befindlichen Kernkraftwerke in Russland wurden enorme direkte Verluste verursacht; von ausländischen Experten als absolut zuverlässig anerkannte Kraftwerke wurden bereits bei der Installation der Ausrüstung eingefroren. Doch vor kurzem begann sich die Situation zu ändern: im Juni 1993 Th 4 Jahre ins Leben gerufen Th Kraftwerk des KKW Balakowo, in den nächsten Jahren ist die Inbetriebnahme mehrerer weiterer Kernkraftwerke und zusätzlicher Kraftwerke grundlegend neuer Bauart geplant. Es ist bekannt, dass die Kosten der Kernenergie die Kosten der in Wärme- oder Wasserkraftwerken erzeugten Elektrizität deutlich übersteigen. Allerdings ist die Nutzung der Kernenergie in vielen Einzelfällen nicht nur unersetzlich, sondern auch wirtschaftlich vorteilhaft – in den USA Kernkraftwerke für den Zeitraum von 58 bis heute einen Nettogewinn von 60 Milliarden Dollar erwirtschaftet haben. Ein großer Vorteil für die Entwicklung der Kernenergie in Russland sind die russisch-amerikanischen Abkommen zu START-1 und START-2, nach denen riesige Mengen waffenfähiges Plutonium freigesetzt werden, dessen nichtmilitärische Nutzung möglich ist nur in Kernkraftwerken. Dank der Abrüstung kann der traditionell als teuer geltende Strom aus Kernkraftwerken etwa doppelt so günstig werden wie Strom aus Wärmekraftwerken.

Russische und ausländische Nuklearwissenschaftler sind sich einig, dass es keine ernsthaften wissenschaftlichen und technischen Gründe für die nach dem Unfall von Tschernobyl entstandene Radiophobie gibt. Wie die Regierungskommission zur Untersuchung der Unfallursachen im Kernkraftwerk Tschernobyl berichtete, „ereignete sich der Unfall als Folge grober Verstöße gegen das Verfahren zur Kontrolle des Kernreaktors RBMK-1000 durch den Betreiber und seine Assistenten, die extrem gehandelt hatten.“ geringe Qualifikationen.“ Eine wichtige Rolle bei dem Unfall spielte auch die Übergabe der Station vom Ministerium für mittleren Maschinenbau, das zu diesem Zeitpunkt über umfangreiche Erfahrungen in der Verwaltung von Nuklearanlagen verfügte, an das Energieministerium, wo es überhaupt keine solche Erfahrung gab. das geschah kurz vor dem Unfall. Bisher wurde das Sicherheitssystem des RBMK-Reaktors erheblich verbessert: Der Schutz des Kerns vor Durchbrennen wurde verbessert und das System zur Auslösung von Notfallsensoren wurde beschleunigt. Das Magazin Scientific American erkannte diese Verbesserungen als entscheidend für die Sicherheit des Reaktors an. Kernreaktorprojekte der neuen Generation konzentrieren sich auf eine zuverlässige Kühlung des Reaktorkerns. Ausfälle in Kernkraftwerken verschiedener Länder sind in den letzten Jahren selten aufgetreten und werden als äußerst geringfügig eingestuft.

Die Entwicklung der Kernenergie in der Welt ist unvermeidlich, und die Mehrheit der Weltbevölkerung ist sich dessen inzwischen bewusst, und allein der Verzicht auf die Kernenergie würde enorme Kosten verursachen. Wenn Sie also heute alle Kernkraftwerke abschalten, benötigen Sie zusätzlich 100 Milliarden Tonnen Standardbrennstoff, den es einfach nirgends zu bekommen gibt.

Eine grundlegend neue Richtung in der Energieentwicklung und dem möglichen Ersatz von Kernkraftwerken stellt die Forschung an brennstofffreien elektrochemischen Generatoren dar. Durch den Verbrauch von im Meerwasser im Überschuss enthaltenem Natrium erreicht dieser Generator einen Wirkungsgrad von etwa 75 %. Als Reaktionsprodukt entstehen hier Chlor und Soda, eine spätere Nutzung dieser Stoffe in der Industrie ist möglich.

Der durchschnittliche Auslastungsgrad der Kernkraftwerke lag weltweit bei 70 %, in einigen Regionen lag er jedoch bei über 80 %.

Leider sind die Vorräte an Öl, Gas und Kohle keineswegs unerschöpflich. Die Natur hat Millionen von Jahren gebraucht, um diese Reserven zu schaffen. In Hunderten von Jahren werden sie aufgebraucht sein. Heute beginnt die Welt ernsthaft darüber nachzudenken, wie die räuberische Plünderung des irdischen Reichtums verhindert werden kann. Denn nur unter dieser Voraussetzung können die Treibstoffreserven über Jahrhunderte reichen. Leider leben viele Ölförderländer für heute. Sie verbrauchen gnadenlos die Ölreserven, die ihnen die Natur gibt. Jetzt schwimmen viele dieser Länder, insbesondere in der Region des Persischen Golfs, buchstäblich im Gold, ohne zu glauben, dass diese Reserven in ein paar Jahrzehnten versiegen werden. Was passiert dann – und das wird früher oder später passieren –, wenn die Öl- und Gasfelder erschöpft sind? Der Anstieg der Ölpreise, der nicht nur für Energie, sondern auch für Verkehr und Chemie notwendig ist, hat uns gezwungen, über andere Kraftstoffarten nachzudenken, die Öl und Gas ersetzen können. Besonders nachdenklich wurden damals jene Länder, die über keine eigenen Öl- und Gasreserven verfügten und diese aufkaufen mussten.

Daher umfasst die allgemeine Typologie von Kraftwerken Kraftwerke, die mit sogenannten nichttraditionellen oder alternativen Energiequellen betrieben werden. Dazu gehören:

o die Energie von Ebbe und Flut;

o Energie kleiner Flüsse;

o Windenergie;

o Solarenergie;

o Geothermie;

o Energie aus brennbaren Abfällen und Emissionen;

o Energie aus Sekundär- oder Abwärmequellen und anderen.

Obwohl unkonventionelle Kraftwerkstypen nur wenige Prozent der Stromproduktion ausmachen, ist die Entwicklung dieses Gebiets weltweit von großer Bedeutung, insbesondere angesichts der Vielfalt der Territorien der Länder. In Russland ist der einzige Vertreter dieses Kraftwerkstyps das Geothermiekraftwerk Pauzhetskaya in Kamtschatka mit einer Leistung von 11 MW. Die Station ist seit 1964 in Betrieb und sowohl moralisch als auch physisch veraltet. Der Stand der technologischen Entwicklung in Russland in diesem Bereich bleibt weit hinter dem der Welt zurück. In abgelegenen oder schwer zugänglichen Gebieten Russlands, wo kein Bedarf für den Bau eines großen Kraftwerks besteht und es oft niemanden gibt, der es wartet, sind „nicht-traditionelle“ Stromquellen die beste Lösung.

Folgende Grundsätze werden dazu beitragen, die Zahl der Kraftwerke, die alternative Energiequellen nutzen, zu erhöhen:

o niedrigere Kosten für Strom und Wärme aus nicht-traditionellen Energiequellen als aus allen anderen Quellen;

o die Möglichkeit in fast allen Ländern, über lokale Kraftwerke zu verfügen und diese so unabhängig vom allgemeinen Energiesystem zu machen;

o Verfügbarkeit und technisch realisierbare Dichte, Leistung zur sinnvollen Nutzung;

o erneuerbare Energiequellen;

o Einsparung oder Ersatz traditioneller Energieressourcen und Energieträger;

o Ersatz ausgebeuteter Energieressourcen für den Übergang zu umweltfreundlicheren reine Art Energie;

o Erhöhung der Zuverlässigkeit bestehender Energiesysteme.

Nahezu jedes Land verfügt über irgendeine Form dieser Energie und kann in naher Zukunft einen erheblichen Beitrag zur Brennstoff- und Energiebilanz der Welt leisten.

Die Sonne, eine unerschöpfliche Energiequelle, liefert der Erde pro Sekunde 80 Billionen Kilowatt, also mehrere tausend Mal mehr als alle Kraftwerke der Welt. Sie müssen nur wissen, wie man es benutzt. Tibet zum Beispiel, der Teil unseres Planeten, der der Sonne am nächsten liegt, betrachtet die Sonnenenergie zu Recht als seinen Reichtum. Heute wurden in der Autonomen Region Tibet in China mehr als fünfzigtausend Solaröfen gebaut. Wohnräume mit einer Fläche von 150.000 Quadratmetern werden mit Solarenergie beheizt, es entstanden Solargewächshäuser mit einer Gesamtfläche von einer Million Quadratmetern.

Obwohl Solarenergie kostenlos ist, ist die Stromerzeugung daraus nicht immer günstig genug. Deshalb sind Experten ständig bestrebt, Solarzellen zu verbessern und effizienter zu machen. Einen neuen Rekord stellt diesbezüglich das Boeing Center for Advanced Technologies ein. Die dort entstehende Solarzelle wandelt 37 % des auftreffenden Sonnenlichts in Strom um.

In Japan arbeiten Wissenschaftler an der Verbesserung von Photovoltaikzellen auf Siliziumbasis. Wenn die Dicke der bestehenden Standardsolarzelle um das Hundertfache reduziert wird, benötigen solche Dünnschichtzellen deutlich weniger Rohstoffe, was ihre hohe Effizienz und Wirtschaftlichkeit gewährleistet. Darüber hinaus ermöglichen ihr geringes Gewicht und ihre außergewöhnliche Transparenz eine einfache Installation an Gebäudefassaden und sogar an Fenstern zur Stromversorgung von Wohngebäuden. Da die Intensität des Sonnenlichts jedoch auch bei vielen installierten Solarpaneelen nicht überall gleich ist, benötigt das Gebäude eine zusätzliche Stromquelle. Eine mögliche Lösung dieses Problems ist der Einsatz von Solarzellen in Kombination mit einer doppelseitigen Brennstoffzelle. Tagsüber, wenn die Solarzellen laufen, kann überschüssiger Strom durch eine Wasserstoff-Brennstoffzelle geleitet werden und so aus Wasser Wasserstoff erzeugen. Nachts kann die Brennstoffzelle diesen Wasserstoff nutzen, um Strom zu erzeugen.

Das kompakte mobile Kraftwerk wurde vom deutschen Ingenieur Herbert Beuermann entworfen. Bei einem Eigengewicht von 500 kg hat es eine Leistung von 4 kW, ist also in der Lage, Vorstadtwohnungen vollständig mit Strom ausreichender Leistung zu versorgen. Dabei handelt es sich um eine ziemlich clevere Einheit, bei der die Energie von zwei Geräten gleichzeitig erzeugt wird – einem neuen Windgeneratortyp und einer Reihe von Sonnenkollektoren. Die erste ist mit drei Halbkugeln ausgestattet, die sich (im Gegensatz zu einem herkömmlichen Windrad) bei der geringsten Luftbewegung drehen, die zweite ist mit einer automatischen Vorrichtung ausgestattet, die die Solarelemente sorgfältig auf den Leuchtkörper ausrichtet. Die entnommene Energie wird im Akkupack gespeichert, der die Verbraucher stabil mit Strom versorgt.

Mit Blick auf eine Zeit, in der der Bundesstaat Kalifornien praktische Batterieladestationen benötigen wird, plant Southern California Edison, mit der Erprobung einer solarbetriebenen Fahrzeugstation zu beginnen, die schließlich zu einer Multi-Fuel-Tankstelle und verschiedenen Geschäften werden soll. Sonnenkollektoren auf dem Dach der Station in der Stadt Diamond Bar werden den ganzen Arbeitstag lang, auch im Winter, Energie zum Laden von Elektrofahrzeugen liefern. Und der Überschuss aus diesen Panels wird für den Bedarf des Busbahnhofs selbst verwendet. Bereits 1981 flog das weltweit erste Flugzeug mit einem durch Solarpaneele angetriebenen Antrieb über den Ärmelkanal. Er brauchte 5,5 Stunden, um eine Distanz von 262 km zu fliegen. Und nach den Prognosen von Wissenschaftlern Ende des letzten Jahrhunderts wurde erwartet, dass bis zum Jahr 2000 etwa 200.000 Elektrofahrzeuge auf den Straßen Kaliforniens auftauchen würden. Vielleicht sollten wir auch darüber nachdenken, Solarenergie im großen Stil zu nutzen. Insbesondere auf der Krim mit ihrem „Sonnenschein“.

Auf den ersten Blick scheint Wind eine der erschwinglichsten und erneuerbaren Energiequellen zu sein. Im Gegensatz zur Sonne kann sie im Winter und Sommer, Tag und Nacht, im Norden und Süden „arbeiten“. Doch Wind ist eine sehr diffuse Energieressource. Die Natur hat keine „Ablagerung“ von Winden geschaffen und sie nicht wie Flüsse entlang ihrer Flüsse fließen lassen. Windenergie ist fast immer über weite Gebiete „verteilt“. Die Hauptparameter des Windes – Geschwindigkeit und Richtung – ändern sich manchmal sehr schnell und unvorhersehbar, was ihn weniger „zuverlässig“ als die Sonne macht. Für die vollständige Nutzung der Windenergie müssen also zwei Probleme gelöst werden. Erstens ist dies die Fähigkeit, die kinetische Energie des Windes aus einer maximalen Fläche „einzufangen“. Zweitens ist es noch wichtiger, eine Gleichmäßigkeit und Konstanz der Windströmung zu erreichen. Das zweite Problem ist immer noch schwer zu lösen. Es gibt interessante Entwicklungen, um grundlegend neue Mechanismen zur Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie zu schaffen. Eine dieser Anlagen erzeugt in ihrem Inneren einen künstlichen Super-Hurrikan mit einer Windgeschwindigkeit von 5 m/s!

Windkraftanlagen belasten die Umwelt nicht, sind aber sehr sperrig und laut. Um mit ihrer Hilfe viel Strom zu produzieren, sind riesige Landflächen nötig. Sie funktionieren am besten dort, wo starker Wind weht. Und doch kann nur ein einziges Kraftwerk mit fossilen Brennstoffen Tausende von Windkraftanlagen hinsichtlich der erzeugten Energiemenge ersetzen.

Bei der Nutzung von Wind entsteht ein gravierendes Problem: Bei windigem Wetter gibt es einen Energieüberschuss und in windstillen Zeiten einen Energiemangel. Wie kann Windenergie gesammelt und für die zukünftige Nutzung gespeichert werden? Der einfachste Weg besteht darin, dass das Windrad eine Pumpe antreibt, die Wasser in ein darüber liegendes Reservoir pumpt, und das daraus fließende Wasser dann eine Wasserturbine und einen Gleich- oder Wechselstromgenerator antreibt. Es gibt noch andere Methoden und Projekte: von herkömmlichen, wenn auch leistungsschwachen Batterien über das Drehen riesiger Schwungräder oder das Pumpen von Druckluft in unterirdische Höhlen bis hin zur Herstellung von Wasserstoff als Treibstoff. Es scheint besonders vielversprechend letzte Methode. Der elektrische Strom einer Windkraftanlage zerlegt Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff. Wasserstoff kann in verflüssigter Form gespeichert und bei Bedarf in den Öfen von Wärmekraftwerken verbrannt werden.

Der amerikanische Wissenschaftler William Heronimus glaubt, dass es am besten ist, Wasserstoff mithilfe von Windenergie auf See herzustellen. Zu diesem Zweck schlägt er vor, in Ufernähe hohe Masten mit Windkraftanlagen mit einem Durchmesser von 60 m und Generatoren zu errichten. 13.000 solcher Anlagen könnten sich entlang der Küste von Neuengland (im Nordosten der USA) befinden und die vorherrschenden Ostwinde „einfangen“. Einige Einheiten werden auf dem Grund des flachen Meeres verankert, andere werden auf der Oberfläche schwimmen. Gleichstrom aus Windkraftgeneratoren wird Elektrolyseanlagen am Boden antreiben, von wo aus Wasserstoff über eine Unterwasserpipeline an Land geliefert wird.

In letzter Zeit haben einige Länder wieder auf jene Projekte aufmerksam gemacht, die zuvor als aussichtslos abgelehnt wurden. So hat die britische Regierung 1982 insbesondere die öffentliche Finanzierung von Kraftwerken gestrichen, die Meeresenergie nutzen: Einige dieser Forschungsarbeiten wurden eingestellt, andere wurden mit eindeutig unzureichenden Mitteln der Europäischen Kommission und einiger Industrieunternehmen und -unternehmen fortgesetzt. Der Grund für die Verweigerung der staatlichen Unterstützung war die unzureichende Effizienz der Methoden zur Gewinnung von „Seestrom“ im Vergleich zu anderen Quellen, insbesondere der Kernenergie.

Im Mai 1988 kam es zu einer Revolution in dieser technischen Politik. Das britische Handels- und Industrieministerium hörte sich die Meinung seines leitenden Energieberaters T. Thorpe an, der sagte, dass drei der sechs Pilotanlagen des Landes verbessert wurden und jetzt 1 kWh davon weniger als 6 Pence kostet, was unter dem liegt Mindestmaß an Wettbewerbsfähigkeit auf dem freien Markt. Der Preis für „Seestrom“ ist seit 1987 um das Zehnfache gesunken.

Wellen. Das perfekteste Projekt ist „Nodding Duck“, vorgeschlagen vom Designer S. Salter. Die von den Wellen geschaukelten Schwimmkörper liefern Energie für nur 2,6 Pence pro 1 kWh, was nur unwesentlich höher ist als die Stromkosten, die in den neuesten Gaskraftwerken erzeugt werden (in Großbritannien sind es 2,5 Pence), und deutlich niedriger das Kernkraftwerk (ca. 4,5 Pence pro 1 kW/h).

Es ist zu beachten, dass durch den Einsatz alternativer, erneuerbarer Energiequellen der Anteil der Schadstoffemissionen in die Atmosphäre recht effektiv reduziert, also teilweise eines der wichtigen Umweltprobleme gelöst werden kann. Meeresenergie kann zu Recht zu diesen Quellen gezählt werden.

Ungefähr ein Fünftel der weltweit verbrauchten Energie wird durch Wasserkraftwerke erzeugt. Es wird durch die Umwandlung der Energie fallenden Wassers in die Rotationsenergie von Turbinen gewonnen, die wiederum einen Generator drehen, der Strom erzeugt. Wasserkraftwerke können sehr leistungsstark sein. So entwickelt die Itapu-Station am Parana-Fluss an der Grenze zwischen Brasilien und Paraguay eine Kapazität von bis zu 13.000 Millionen kW.

Auch die Energie kleiner Flüsse kann in manchen Fällen zur Stromquelle werden. Möglicherweise erfordert die Nutzung dieser Quelle bestimmte Bedingungen (z. B. Flüsse mit starker Strömung), aber an einigen Orten, an denen die konventionelle Stromversorgung unrentabel ist, könnte die Installation von Mini-Wasserkraftwerken viele lokale Probleme lösen. Es gibt bereits dammlose Wasserkraftwerke für Flüsse und Bäche. Komplett mit einer Batterie können sie einen Bauernhof oder eine geologische Expedition, eine Alm oder eine kleine Werkstatt mit Energie versorgen ... Wenn nur ein Fluss in der Nähe wäre!

Eine Dreheinheit mit einem Durchmesser von 300 mm und einem Gewicht von nur 60 kg wird auf die Stromschnelle gebracht, auf dem unteren „Ski“ versenkt und mit Kabeln von beiden Ufern gesichert. Der Rest ist eine Frage der Technik: Der Multiplikator dreht einen 14-Volt-Gleichstrom-Autogenerator, und die Energie wird gespeichert.

An den Flüssen des Gorny Altai hat sich der Prototyp eines dammlosen Mini-Wasserkraftwerks erfolgreich bewährt.

Ein starker Anstieg der Kraftstoffpreise, Schwierigkeiten bei der Beschaffung, Berichte über die Erschöpfung der Kraftstoffressourcen – all diese sichtbaren Anzeichen der Energiekrise haben dazu geführt letzten Jahren In vielen Ländern besteht großes Interesse an neuen Energiequellen, einschließlich Meeresenergie.

Wärmeenergie des Ozeans. Es ist bekannt, dass die Energiereserven im Weltmeer enorm sind, da zwei Drittel der Erdoberfläche (361 Millionen km 2) von Meeren und Ozeanen eingenommen werden – der Pazifische Ozean ist 180 Millionen km 2 groß . Atlantik – 93 Millionen km 2, Indischer Ozean – 75 Millionen km 2. Somit hat die thermische (innere) Energie, die der Überhitzung des Oberflächenwassers des Ozeans im Vergleich zum Grundwasser um beispielsweise 20 Grad entspricht, einen Wert in der Größenordnung von 10 26 J. Die kinetische Energie der Meeresströmungen wird geschätzt Bislang konnten die Menschen jedoch nur einen unbedeutenden Teil dieser Energie nutzen, und selbst dann auf Kosten großer und sich langsam amortisierender Kapitalinvestitionen, so dass diese Energie bisher aussichtslos erschien .

Das letzte Jahrzehnt war von einigen Erfolgen bei der Nutzung der Meereswärmeenergie geprägt. So entstanden Mini-OTEC- und OTEC-1-Anlagen (OTEC – die Anfangsbuchstaben der englischen Wörter Ocean Thermal Energy Conversion, d. h. Umwandlung der thermischen Energie des Ozeans in elektrische Energie). Im August 1979 nahm in der Nähe der Hawaii-Inseln ein Mini-OTEC-Wärmekraftwerk seinen Betrieb auf. Der dreieinhalbmonatige Probebetrieb der Anlage zeigte ihre ausreichende Zuverlässigkeit. Im Dauerbetrieb rund um die Uhr kam es bis auf kleinere technische Probleme, die bei der Erprobung neuer Anlagen üblicherweise auftreten, zu keinen Störungen. Seine Gesamtleistung betrug durchschnittlich 48,7 kW, maximal -53 kW; Die Anlage lieferte 12 kW (maximal 15) an das externe Netz zur Nutzlast, genauer gesagt zum Laden der Batterien. Der Rest des erzeugten Stroms wurde für den Eigenbedarf der Anlage verwendet. Dazu gehören Energiekosten für den Betrieb von drei Pumpen, Verluste in zwei Wärmetauschern, einer Turbine und einem elektrischen Energiegenerator.

Nach folgender Berechnung waren drei Pumpen erforderlich: eine für die Förderung von warmem Wasser aus dem Meer, die zweite für die Förderung von kaltem Wasser aus etwa 700 m Tiefe, die dritte für die Förderung von sekundärem Arbeitsmedium innerhalb des Systems selbst, d. h. vom Kondensator zum Verdampfer. Als sekundäres Arbeitsmedium wird Ammoniak verwendet.

Die Mini-OTEC-Einheit ist auf einem Lastkahn montiert. Unter seinem Boden befindet sich eine lange Rohrleitung zum Sammeln von kaltem Wasser. Bei der Rohrleitung handelt es sich um ein 700 m langes Polyethylenrohr mit einem Innendurchmesser von 50 cm. Die Rohrleitung ist mit einem speziellen Verschluss am Boden des Behälters befestigt und ermöglicht bei Bedarf eine schnelle Trennung. Das Polyethylenrohr dient auch zur Verankerung des Rohr-Behälter-Systems. Die Originalität einer solchen Lösung steht außer Zweifel, da die Ankereinstellungen für die leistungsstärkeren OTEC-Systeme, die derzeit entwickelt werden, ein sehr ernstes Problem darstellen.

Zum ersten Mal in der Geschichte der Technik war eine Mini-OTEC-Anlage in der Lage, einen externen Verbraucher mit nutzbarer Energie zu versorgen und gleichzeitig den eigenen Bedarf zu decken. Die Erfahrungen aus dem Betrieb von Mini-OTECs ermöglichten den schnellen Bau eines leistungsstärkeren Wärmekraftwerks OTEC-1 und den Beginn der Entwicklung noch leistungsstärkerer Systeme dieses Typs.

Auch Wärme aus heißen Gesteinen in der Erdkruste kann Strom erzeugen. Kaltes Wasser wird durch in den Fels gebohrte Brunnen nach unten gepumpt, und der aus dem Wasser erzeugte Dampf steigt nach oben und dreht die Turbine. Diese Art von Energie wird Geothermie genannt. Es wird beispielsweise in Neuseeland und Island verwendet.

Eine der ungewöhnlichsten Verwendungsmöglichkeiten menschlicher Abfälle ist die Stromerzeugung aus Müll. Das Problem städtischer Mülldeponien ist zu einem der drängendsten Probleme moderner Megastädte geworden. Aber es stellt sich heraus, dass sie immer noch zur Stromerzeugung genutzt werden können. Auf jeden Fall haben sie genau das in den USA, im Bundesstaat Pennsylvania, getan. Als der Ofen, der zur Verbrennung von Müll und zur gleichzeitigen Stromerzeugung für 15.000 Haushalte gebaut wurde, nicht mehr ausreichend Brennstoff erhielt, wurde beschlossen, ihn mit Müll aus bereits geschlossenen Deponien aufzufüllen. Die durch Abfall erzeugte Energie bringt dem Landkreis jede Woche Einnahmen in Höhe von etwa 4.000 US-Dollar ein. Aber die Hauptsache ist, dass das Volumen der geschlossenen Deponien um 78 % zurückgegangen ist.

Bei der Zersetzung auf Mülldeponien setzt Müll Gas frei, das zu 50–55 % aus Methan, zu 45–50 % aus Kohlendioxid und etwa einem Prozent aus anderen Verbindungen besteht. Vergiftete das ausgestoßene Gas früher lediglich die Luft, wird es nun in den USA als Treibstoff in Verbrennungsmotoren zur Stromerzeugung eingesetzt. Allein im Mai 1993 produzierten 114 Deponiegaskraftwerke 344 MJ Strom. Der größte von ihnen, in der Stadt Whittier, produziert 50 MJ pro Jahr. Die 12-MW-Station ist in der Lage, den Strombedarf der Bewohner von 20.000 Haushalten zu decken. Experten zufolge gibt es auf US-Deponien genug Gas, um kleine Tankstellen 30 bis 50 Jahre lang zu betreiben. Sollten wir nicht auch über das Problem der Abfallverwertung nachdenken? Wenn wir über eine effektive Technologie verfügen, könnten wir die Anzahl der Müllberge reduzieren und gleichzeitig die Energiereserven erheblich auffüllen und auffüllen. Glücklicherweise gibt es keinen „Rohstoffmangel“ für die Produktion.

Es scheint, was könnte unangenehmer sein als Mist? Mit der Verschmutzung von Gewässern durch Abfälle aus Pelzfarmen sind viele Probleme verbunden. Große Mengen organischer Stoffe, die in Gewässer gelangen, tragen zu deren Verschmutzung bei.

Es ist bekannt, dass Heizkraftwerke aktive Umweltverschmutzer sind, ebenso wie Schweine- und Kuhställe. Aus diesen beiden Übeln kann jedoch etwas Gutes gemacht werden. Genau das geschah in der englischen Stadt Pidelhinton, wo eine Technologie zur Umwandlung von Schweinemist in Elektrizität entwickelt wurde. Der Abfall gelangt über eine Pipeline zu einem Kraftwerk, wo er in einem speziellen Reaktor einer biologischen Verarbeitung unterzogen wird. Das entstehende Gas wird zur Stromerzeugung genutzt und der von Bakterien verarbeitete Abfall wird als Dünger verwendet. Durch die tägliche Verarbeitung von 70 Tonnen Gülle können Sie 40 kWh gewinnen.

Viele Experten äußerten sich besorgt über den immer stärker werdenden Trend zur vollständigen Elektrifizierung der Wirtschaft und Wirtschaft: Wärmekraftwerke verbrennen immer mehr chemische Brennstoffe, und Hunderte neuer Kernkraftwerke sowie entstehende Solar-, Wind- und Geothermieanlagen werden in immer größerem Maßstab elektrische Energie erzeugen. Daher sind Wissenschaftler damit beschäftigt, nach grundlegend neuen Energiesystemen zu suchen.

Der Wirkungsgrad thermischer Kraftwerke ist relativ gering. Dabei geht ein großer Teil der Energie mit der Abwärme verloren (z. B. zusammen mit warmem Wasser aus Kühlsystemen), was zur sogenannten thermischen Belastung der Umwelt führt. Daraus folgt, dass Wärmekraftwerke an Orten gebaut werden müssen, an denen ausreichend Kühlwasser vorhanden ist, oder in windigen Gebieten, wo die Luftkühlung das Mikroklima nicht negativ beeinflusst. Hinzu kommen Sicherheits- und Hygieneaspekte. Deshalb sollten zukünftige große Kernkraftwerke möglichst weit von dicht besiedelten Gebieten entfernt liegen. Auf diese Weise werden jedoch die Stromquellen von ihren Verbrauchern getrennt, was das Problem der Stromübertragung erheblich verkompliziert.

Die Übertragung von Strom über Leitungen ist sehr teuer: Sie macht etwa ein Drittel der Energiekosten für den Verbraucher aus. Um die Kosten zu senken, werden Stromleitungen mit immer höheren Spannungen gebaut – bald werden es 1500 kV sein. Hochspannungsfreileitungen erfordern jedoch die Entfremdung einer großen Landfläche und sind außerdem anfällig für sehr starke Winde und andere meteorologische Faktoren. Allerdings sind Erdkabelleitungen 10 bis 20 Mal teurer und werden nur in Ausnahmefällen verlegt (z. B. aus architektonischen Gründen oder aus Gründen der Zuverlässigkeit).

Das gravierendste Problem ist die Akkumulation und Speicherung von Strom, da Kraftwerke bei konstanter Leistung und Volllast am wirtschaftlichsten arbeiten. Mittlerweile ändert sich der Strombedarf im Tages-, Wochen- und Jahresverlauf, sodass die Leistung der Kraftwerke daran angepasst werden muss. Die einzige Möglichkeit, große Strommengen für die zukünftige Nutzung zu speichern, bieten derzeit Pumpspeicherkraftwerke, die jedoch wiederum mit vielen Problemen verbunden sind.

All diese Probleme der modernen Energiewirtschaft könnten nach Ansicht vieler Experten durch die Nutzung von Wasserstoff als Kraftstoff und die Schaffung einer sogenannten Wasserstoff-Energiewirtschaft gelöst werden.

Wasserstoff, das einfachste und leichteste aller chemischen Elemente, kann als idealer Brennstoff angesehen werden. Es ist überall dort verfügbar, wo es Wasser gibt. Bei der Verbrennung von Wasserstoff entsteht Wasser, das wieder in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden kann, und dieser Prozess verursacht keine Umweltbelastung. Eine Wasserstoffflamme gibt keine Produkte in die Atmosphäre ab, die zwangsläufig mit der Verbrennung anderer Brennstoffarten einhergehen: Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid, Kohlenwasserstoffe, Asche, organische Peroxide usw. Wasserstoff hat einen sehr hohen Heizwert: Die Verbrennung von 1 g Wasserstoff erzeugt 120 J thermische Energie, und die Verbrennung von 1 g Benzin erzeugt nur 47 J.

Wasserstoff kann wie Erdgas über Pipelines transportiert und verteilt werden. Der Kraftstofftransport in Pipelines ist der kostengünstigste Weg zur Energieübertragung über große Entfernungen. Zudem sind die Rohrleitungen unterirdisch verlegt, was das Landschaftsbild nicht beeinträchtigt. Gaspipelines nehmen weniger Landfläche ein als elektrische Freileitungen. Die Übertragung von Energie in Form von Wasserstoffgas über eine Rohrleitung mit 750 mm Durchmesser über eine Distanz von über 80 km wird weniger kosten als die Übertragung der gleichen Energiemenge in Form von Wechselstrom über ein Erdkabel. Bei Entfernungen über 450 km ist der Pipeline-Transport von Wasserstoff günstiger als die Verwendung einer Gleichstrom-Freileitung mit einer Spannung von 40 kV und bei einer Entfernung über 900 km günstiger als die Verwendung einer Wechselstrom-Freileitung mit einer Spannung von 500 kV.

Wasserstoff ist ein synthetischer Kraftstoff. Es kann aus Kohle, Öl, Erdgas oder durch Zersetzung von Wasser gewonnen werden. Schätzungen zufolge werden weltweit heute etwa 20 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Jahr produziert und verbraucht. Die Hälfte davon wird für die Herstellung von Ammoniak und Düngemitteln aufgewendet, der Rest wird zur Schwefelentfernung aus gasförmigen Brennstoffen, in der Metallurgie, zur Hydrierung von Kohle und anderen Brennstoffen verwendet. In der modernen Wirtschaft bleibt Wasserstoff eher ein chemischer als ein Energierohstoff.

Moderne und vielversprechende Methoden zur Wasserstoffproduktion. Derzeit wird Wasserstoff hauptsächlich aus Erdöl hergestellt (ca. 80 %). Allerdings handelt es sich hierbei um einen energetisch unwirtschaftlichen Prozess, denn die aus Wasserstoff gewonnene Energie kostet 3,5-mal mehr als die Energie aus der Verbrennung von Benzin. Darüber hinaus steigen die Kosten für solchen Wasserstoff mit steigenden Ölpreisen stetig.

Eine kleine Menge Wasserstoff wird durch Elektrolyse hergestellt. Die Herstellung von Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser ist teurer als die Herstellung aus Öl, wird aber mit der Entwicklung der Kernenergie expandieren und billiger werden. In der Nähe von Kernkraftwerken ist es möglich, Wasserelektrolysestationen zu errichten, in denen die gesamte vom Kraftwerk erzeugte Energie zur Zersetzung von Wasser in Wasserstoff genutzt wird. Der Preis für elektrolytischen Wasserstoff wird zwar weiterhin höher sein als der Preis für elektrischen Strom, aber die Kosten für den Transport und die Verteilung von Wasserstoff sind so niedrig, dass der Endpreis für den Verbraucher im Vergleich zum Strompreis durchaus akzeptabel sein wird.

Heutzutage arbeiten Forscher intensiv daran, die Kosten technologischer Prozesse für die Wasserstoffproduktion im großen Maßstab durch eine effizientere Wasserzersetzung, die Hochtemperaturelektrolyse von Wasserdampf, den Einsatz von Katalysatoren, semipermeablen Membranen usw. zu senken.

Große Aufmerksamkeit wird der thermolytischen Methode gewidmet, die (zukünftig) in der Zersetzung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff bei einer Temperatur von 2500 °C besteht. Allerdings beherrschen die Ingenieure eine solche Temperaturgrenze in großen Technologieanlagen, auch solchen, die mit Kernenergie betrieben werden, noch nicht (in Hochtemperaturreaktoren rechnen sie immer noch nur mit Temperaturen von etwa 1000 °C). Deshalb wollen Forscher mehrstufige Prozesse entwickeln, die die Herstellung von Wasserstoff in Temperaturbereichen unter 1000 °C ermöglichen.

1969 nahm die italienische Niederlassung von Euratom eine Anlage zur thermolytischen Wasserstoffproduktion in Betrieb, die bei einer Temperatur von 730 °C mit einem Wirkungsgrad von 55 % arbeitet. Es wurden Calciumbromid, Wasser und Quecksilber verwendet. In der Anlage wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt und die restlichen Reagenzien zirkulieren in wiederholten Zyklen. Andere konzipierte Anlagen wurden bei Temperaturen von 700–800 °C betrieben. Es wird angenommen, dass Hochtemperaturreaktoren die Effizienz solcher Prozesse auf 85 % steigern werden. Wie viel Wasserstoff kosten wird, können wir heute noch nicht genau vorhersagen. Wenn wir aber bedenken, dass die Preise aller modernen Energiearten tendenziell steigen, können wir davon ausgehen, dass Energie in Form von Wasserstoff langfristig günstiger sein wird als in Form von Erdgas und möglicherweise in Form von Strom aktuell.

Verwendung von Wasserstoff. Wenn Wasserstoff zu einem ebenso zugänglichen Kraftstoff wird wie Erdgas heute, kann er ihn überall ersetzen. Wasserstoff kann in Kochherden, Warmwasserbereitern und Öfen verbrannt werden, die mit Brennern ausgestattet sind, die sich kaum oder gar nicht von modernen Brennern zur Verbrennung von Erdgas unterscheiden.

Bei der Verbrennung von Wasserstoff bleiben keine schädlichen Verbrennungsprodukte zurück. Daher besteht kein Bedarf an Systemen zur Entfernung dieser Produkte für Heizgeräte, die mit Wasserstoff betrieben werden. Darüber hinaus kann der bei der Verbrennung entstehende Wasserdampf als nützliches Produkt angesehen werden – er befeuchtet die Luft (in modernen Wohnungen mit Zentralheizung ist die Luft bekanntlich zu trocken). Und der Verzicht auf Schornsteine ​​hilft nicht nur, Baukosten zu sparen, sondern erhöht auch die Heizeffizienz um 30 %.

Wasserstoff kann auch in vielen Industrien als chemischer Rohstoff dienen, beispielsweise bei der Herstellung von Düngemitteln und Nahrungsmitteln, in der Metallurgie und Petrochemie. Es kann auch zur Stromerzeugung in örtlichen Wärmekraftwerken genutzt werden.

Die Rolle der Energie bei der Erhaltung und Weiterentwicklung der Zivilisation ist unbestreitbar. In der modernen Gesellschaft ist es schwierig, mindestens einen Bereich menschlicher Tätigkeit zu finden, der dies nicht direkt oder indirekt erfordert mehr Energie als menschliche Muskeln leisten können.

Der Energieverbrauch ist ein wichtiger Indikator für den Lebensstandard. Damals, als der Mensch Nahrung durch das Sammeln von Waldfrüchten und die Jagd auf Tiere erhielt, benötigte er täglich etwa 8 MJ Energie. Nach der Beherrschung des Feuers stieg dieser Wert auf 16 MJ, in einer primitiven Agrargesellschaft waren es 50 MJ und in einer weiter entwickelten Gesellschaft 100 MJ.

Traditionelle Energiequellen nehmen nach wie vor eine führende Position in der globalen Elektrizitätswirtschaft ein. Allerdings muss man für jeden neuen Kubikmeter Gas oder jede neue Tonne Öl weiter nach Norden oder Osten gehen und sich tiefer im Boden vergraben. Kein Wunder, dass Öl und Gas jedes Jahr teurer werden. Darüber hinaus sind die natürlichen Ressourcen begrenzt, und am Ende wird die Menschheit gezwungen sein, zunächst auf die flächendeckende Nutzung der Kernenergie und dann vollständig auf Wind-, Sonnen- und Erdenergie umzusteigen.

Alternative Energien können überall nur dann genutzt werden, wenn herkömmliche Brennstoffe so knapp werden, dass ihr Preis unglaublich hoch wird; oder wenn eine Umweltkrise die Menschheit an den Rand der Selbstzerstörung bringt. Bereits jetzt ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit des Treibhauseffekts deutlich zu reduzieren und alle umweltschädlichen Bereiche durch den Einsatz sauberer alternativer Energien zu beseitigen. Aufgrund der geringen Rentabilität einer solchen Konstruktion ist dies jedoch noch nicht geschehen. Niemand möchte sein Geld in etwas investieren, das sich erst in ein paar Jahrhunderten auszahlt. Schließlich Vorarbeiten Die Nutzung alternativer Energiequellen ist sehr teuer und zudem nicht immer sicher für Mensch und Umwelt. Daher ist in naher Zukunft nicht mit der sofortigen Inbetriebnahme der „richtigen“ Stromquelle zu rechnen.

1. Volkov S.G., Wasserkraft, St. Petersburg, 1997.

2. Neporozhny P.S., Popkov V.I., Energieressourcen der Welt, M., Energoatomizdat, 1995.

3. Energiequellen. Fakten, Probleme, Lösungen, M., Wissenschaft und Technologie, 1997.

1. Organisatorischer Moment.

- Wir studieren den Abschnitt „Geographie der natürlichen Ressourcen der Welt“.

Bevor wir mit dem Kennenlernen beginnen neues Thema In der Lektion wählen wir zwei Personen aus, die mit Internetressourcen arbeiten und nach Antworten auf die ihnen gestellten Fragen suchen.

Fragen. 1) Nennen Sie Beispiele für alternative Energiequellen, die im Unterricht nicht besprochen wurden. Geben Sie an, was ihr Wesen ist (Mineral-, Wasser-, Land-, Wald- und Meeresressourcen ausschließen).

2) In welche Gruppen können Freizeitressourcen eingeteilt werden? (berücksichtigen Sie nicht die Einteilung im Lehrbuch auf S. 121)

2. T.Z.M.

Welche Arten natürlicher Ressourcen sind uns bereits begegnet?

Das Thema unserer heutigen Lektion heißt „Interessante Arten natürlicher Ressourcen“, und im Lehrbuch lautet das Thema „Andere Arten natürlicher Ressourcen“. (Folie 1) Warum andere Arten, was sind diese anderen Arten natürlicher Ressourcen? Wie verstehst du?

Dabei handelt es sich um alternative Energiequellen und Erholungsressourcen.

Was wollen wir im Unterricht lernen? (Folie 2)

Heute werden wir uns nicht nur daran erinnern, was diese Arten natürlicher Ressourcen sind, sondern wir werden ihre Vielfalt auf unserem Planeten identifizieren, sie bewerten und eine Karte ihrer Geographie erstellen.

In der Lektion werden wir uns versöhnen Projekt - Karte „Arten alternativer Kraftwerke und Erholungsressourcen der Welt“ und Sie werden aktive Teilnehmer unseres Projekts sein.

Um in der letzten Lektion ein Projekt zu erstellen, haben wir uns in kleine Gruppen zu je 3 Personen aufgeteilt. In jeder Gruppe wurden ein Leiter, Organisator und Designer ausgewählt. Jede Gruppe arbeitet an einem eigenen Projekt, das am Ende der Unterrichtsstunde präsentiert werden muss. Die Verteidigung des Projekts wird anhand der Fragen, die Ihnen auf den Blättern vorgelegt werden, durchdacht.

3. Neues Material.

Das erste, was wir heute kennenlernen werden, sind alternative Energiequellen. (Folie 3)

Es gibt traditionelle und nichttraditionelle Energiequellen.

– Was sind traditionelle Energiequellen?

– Warum gelten Brennstoffressourcen, Wasserenergie und Kernenergie als traditionelle Energiequellen?

Wie nennen wir sonst nicht-traditionelle Energiequellen?

– Nennen Sie alternative Energiequellen.

Warum werden sie alternativ genannt?

Alle traditionellen Kraftwerke (Wärmekraftwerke, Wasserkraftwerke, Kernkraftwerke) erzeugen mehr als 99 % der weltweiten Energie bzw. alternative Kraftwerke – weniger als 1 %.

Über die Aussichten der thermonuklearen Energie wird schon seit langem gesprochen. Was bedeutet thermonuklear? (Folie 4)

Es kann einen Menschen unabhängig von herkömmlichen Energiequellen machen. Trotz aller Bemühungen der Wissenschaftler war es bisher nicht möglich, auch nur eine experimentelle thermonukleare Anlage zu schaffen. Doch schon seit vielen Jahrzehnten wird mit unablässiger Intensität in diese Richtung gearbeitet.

Arbeiten mit Lehrbuchtexten.

Machen wir uns mit alternativen Energiequellen vertraut, ermitteln wir die Faktoren, die die Platzierung von Kraftwerken beeinflussen, und die Probleme ihrer Platzierung. Füllen Sie dazu die Tabelle aus. (Text der Studie Seiten 117-119)

Nicht-traditionelle Quellen	Faktoren, die die Platzierung beeinflussen	Probleme	Länder
Solarenergie - Sonnenenergie
			Island, westliche USA, Neuseeland, Philippinen, Italien, Mexiko, Japan.
	Bereiche, in denen der Wind konstant und gleichmäßig weht.
		hohe Baukosten und im Tagesverlauf schwankende Leistung

Arbeiten mit einer Höhenlinienkarte.

Wir werden die Tabelle überprüfen und gleichzeitig mithilfe von Symbolen auf der Höhenlinienkarte Länder einzeichnen, in denen Kraftwerke mit alternativen Brennstoffen betrieben werden. (Folie 5 - 12)

Welche anderen alternativen Energiequellen gibt es, die im Unterricht nicht besprochen wurden? (Folie 13-15)

Abschluss.

Die alternative Energiebranche steckt also noch in den Kinderschuhen und ist sehr vielversprechend, da sie die Abhängigkeit der Menschheit von erschöpfbaren mineralischen Brennstoffquellen verringert.

Machen Sie sich mit den Freizeitressourcen der Welt vertraut.

Wie verstehen Sie, was Freizeitressourcen bedeuten? (Folie 16)

Erholung ist die Wiederherstellung der im Laufe des Lebens aufgewendeten körperlichen und geistigen Kräfte eines Menschen und die Steigerung seiner Gesundheit und Leistungsfähigkeit

Freizeitressourcen sind natürliche und vom Menschen geschaffene Objekte mit Eigenschaften wie Einzigartigkeit, historischem oder künstlerischem Wert, ästhetischem Reiz und gesundheitlichem Wert.

IN letzten Jahrzehnte Die Bedeutung dieser Ressourcen hat zugenommen. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass ein Mensch aufhörte zu arbeiten, um zu überleben (oder sich darum zu kümmern, sein tägliches Brot zu bekommen – für heute und morgen) und begann, über Ruhe und die damit verbundenen Freuden nachzudenken, wobei das Reisen einen bestimmten Stellenwert einnahm . Später wurde diese Art der Erholung als Tourismus bekannt.

Überall sind Touristen! Es gibt Reiseunternehmen, die den Nord- und Südpol besuchen, den Everest besteigen, die Welt umrunden und vieles mehr. (Folie 17)

Dadurch kam es zu einem „Touristenboom“. Was ist das und was hängt mit dem „Tourismusboom“ der letzten Jahrzehnte zusammen? Lehrbuchtext Seite 120.

Es gibt viele Arten von Freizeitressourcen. Sie können in zwei Gruppen zusammengefasst werden. (Folie 18)

Schauen Sie sich Abb. 63 auf S. 121 an, füllen Sie das Diagramm in Ihrem Notizbuch aus und ergänzen Sie es mit Beispielen aus dem Lehrbuch oder Ihren eigenen Beispielen.

(Überprüfung des fertigen Diagramms) (Folie 19-22)

Da eine der Arten von Freizeitressourcen kulturelle und historische Ressourcen sind, hier besondere Aufmerksamkeit sollten Stätten des Weltkultur- und Naturerbes verliehen werden.

(Nachricht von Student 1) (Folie 23-26)

In welche weiteren Gruppen lassen sich Freizeitressourcen einteilen? (Folie27)

Betrachten Sie die Anamorphose des internationalen Touristenverkehrs.

(Folie 28)

Die Karte wird in einer verzerrten Form dargestellt, da die Länder, die das ganze Jahr über viele Touristen empfangen, voller Saft und Schwellung sind und die Länder, die nur wenige Touristenreisen empfangen, im Vergleich zu ihren tatsächlichen Umrissen verkleinert sind.

Die Karte zeigt, dass Westeuropa das beliebteste Reiseziel für internationale Touristen ist. Die Region empfängt 46 % der weltweiten Touristenankünfte. 0,1 % der weltweiten Touristenreisen führen in zentralafrikanische Gebiete

Als Touristenziel verzeichnet Andorra jährlich 45 Besuche pro Einwohner. Die entsprechenden Zahlen für Monaco und die Bahamas sind 7 bzw. 5.

Verfolgen wir die Dynamik des internationalen Tourismus von 1950 bis 2005. Welche Schlussfolgerung lässt sich aus diesem Diagramm ziehen? (Folie 29)

Es gibt eine große Anzahl von Ländern, die über Freizeitressourcen verfügen. Dazu gehören Frankreich, Italien, Deutschland, Indien, die Türkei, Mexiko, Ägypten, Russland ... Am beliebtesten sind jedoch Länder und Gebiete, in denen reiche Natur- und Erholungsressourcen mit kulturellen und historischen Attraktionen kombiniert werden.

Arbeiten mit einer Höhenlinienkarte.

Vervollständigen Sie die Karte „Arten alternativer Kraftwerke und Erholungsressourcen der Welt“ – geben Sie 2-3 Länderbeispiele für jede Gruppe von Erholungsressourcen an. (Folie 30)

Abschluss.

Der moderne Lebensstil hat zu einer Explosion der Freizeitaktivitäten geführt. Touristen besuchen Verschiedene Länder Frieden. Freizeitressourcen bilden nicht nur natürliche, sondern auch anthropogene Objekte.

Projektschutz.

Denken Sie über den Namen Ihrer Karte nach. Warum haben Sie diesen Namen gewählt?

Denken Sie darüber nach Symbole für jede Art alternativer Kraftwerke. Warum haben Sie gerade diese Symbole ausgewählt?

War es für Sie interessant, an diesem Problem zu arbeiten?

War es für Sie interessant, mit diesen Leuten in der Gruppe zu arbeiten?

5) Möchten Sie den Prozess der Arbeit an einem Projekt ändern? Warum?

4. Hausaufgaben.

Schreiben Sie einen Aufsatz zu einem der Themen: „Unkonventionelle Energiequellen: Vor- und Nachteile“ oder „Freizeitressourcen der Welt“.

R/t S. 52 – 54 alle Aufgaben.

(Essay ist eine Gattung philosophischer, wissenschaftskritischer, historisch-biografischer, journalistischer Prosa, die die betont individuelle Position des Autors mit einer entspannten, oft paradoxen Darstellung verbindet, die sich auf die Umgangssprache konzentriert.)

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Ministerium für Bildung und Wissenschaft der Republik Kasachstan

Eurasische Nationaluniversität, benannt nach. L.N. Gumilyov

Abteilung: Physische und Wirtschaftsgeographie

DIPLOMARBEIT

AnThema: Moderne Geographie alternativer Energien in Kasachstan

Abgeschlossen von: Isbulatova A.D.

ASTANA 2012

Abkürzungsverzeichnis

Glossar

Einführung

1. Aktuelle Trends und Perspektiven für die Entwicklung der globalen Energie

1.1 Weltproduktion, Stromverbrauch und Geographie der Verteilung der wichtigsten Energieträger nach Regionen der Welt

1.2 Moderne Geographie der Nutzung alternativer Energiequellen in der Welt

1.3 Moderne Methoden zur Strom- und Windenergieerzeugung in der Welt

2. Aktueller Stand, Trends und Perspektiven für die Entwicklung der Elektrizitätswirtschaft in Kasachstan

2.1 Analyse der aktuellen Situation und Aussichten für die Entwicklung der Elektrizitätswirtschaft in Kasachstan

2.2 Strommarkt der Republik Kasachstan

3. Entwicklung und Nutzung alternativer elektrischer Energiequellen in Kasachstan

3.1 Aktuelle Trends und Perspektiven für die Entwicklung der Windenergie in Kasachstan

3.2 Wirtschaftlicher Nutzen und sozialer Nutzen aus der Entwicklung der Windenergie in Kasachstan

Abschluss

Liste der verwendeten Quellen

Anwendungen

Abkürzungsverzeichnis

CDM – Clean Development Mechanism

GUS – Gemeinschaft Unabhängiger Staaten

COP – Konferenz der Vertragsparteien (UNFCCC)

AO – Abschlussbewertung

GEF – Globale Umweltfazilität

GW – Gigawatt – eine Leistungseinheit, die 1.000.000.000 Watt entspricht

GWh – Gigawatt pro Stunde – eine Energieeinheit, die 1.000.000.000 Wattstunden entspricht

KEA – Kasachstan Electric Power System

KEGOC – Kasachstan Electric Network Management Company

KOREM – kasachischer Betreiber des Strom- und Kapazitätsmarktes

MEMR – Ministerium für Energie und Bodenschätze

MINT – Ministerium für Industrie und neue Technologien

SOS – Halbzeitbewertung

MW – Megawatt – Leistungseinheit, die 1.000.000 Watt entspricht

MWh – Megawatt pro Stunde – eine Energieeinheit, die 1.000.000 Wattstunden entspricht

NEAP – Nationaler Aktionsplan für Umweltschutz in Kasachstan

PIU – Projektumsetzungsgruppe

OPEC – Organisation erdölexportierender Länder

UNDP – Entwicklungsprogramm der Vereinten Nationen

UNEP – Umweltprogramm der Vereinten Nationen

REK – Regionales Stromnetzunternehmen

TWh – Terawatt pro Stunde – eine Energieeinheit, die 1.000.000.000.000 Wattstunden entspricht

PPA – Vereinbarung und Energiebeschaffung

GLosarium

National elektrische Energie System (NES), vertreten durch die Kazakhstan Electric Grid Operations Company JSC (KEGOC). Es wurde auf der Grundlage systembildender (zwischenstaatlicher und überregionaler) Stromnetze von 220-500-1150 kV gebildet.

Regional Stromnetz Unternehmen (REC), das Verteilungsnetze von 110 kV und darunter enthält und die Funktionen der Übertragung elektrischer Energie auf regionaler Ebene wahrnimmt.

Hersteller Strom - unabhängige oder integrierte Kraftwerke mit großen Industrieanlagen.

Konzept weiter Entwicklung Markt Beziehungen V Elektrizitätswirtschaft Republik Kasachstan . Ziel ist in erster Linie die Festigung und Weiterentwicklung des Grundsatzes der Aufteilung folgender Funktionen zwischen den Teilnehmern des Energiemarktes: · Erzeugung elektrischer Energie; Übertragung und Verteilung elektrischer Energie; Lieferung (Verkauf) von elektrischer Energie an Endverbraucher. Das Konzept sieht eine klare Unterscheidung zwischen zwei Ebenen des Energiesystems Kasachstans vor: dem Großhandels- und dem Einzelhandelsstrommarkt.

Dezentral Markt. Hierbei schließen Großhandelsmarktteilnehmer (Käufer und Verkäufer von Strom) direkte bilaterale Kauf- und Verkaufsverträge miteinander ab. Teilnahme am Energiegroßhandelsmarkt

Das Unternehmen oder der Verbraucher muss bestimmte Kriterien erfüllen. Insbesondere ist eine durchschnittliche tägliche elektrische Leistung von mindestens 1 MW bereitzustellen bzw. zu verbrauchen.

Zentralisiert Markt ist eine Art Börse, bei der Teilnehmer Strom verkaufen und kaufen. Hauptgegenstand des Handels auf diesem Markt sind Day-Ahead-Lieferverträge (Spotmarkt) sowie mittel- und langfristige Energielieferverträge (Forward-Kontrakte). Zum Zeitpunkt der Verabschiedung des Konzepts machten die Spothandelsvolumina lediglich 1 % der Gesamtzahl der abgeschlossenen Kontrakte aus. Alles andere sind direkte bilaterale Kaufverträge.

Balancieren Markt von Strom in „Echtzeit“ übernimmt die Funktion, auftretende Ungleichgewichte zwischen vertraglichen und tatsächlichen Werten der Stromflüsse physikalisch aufzulösen. Der Netzbetreiber (KEGOC) beseitigt auftretende Ungleichgewichte durch die Nutzung von Reservekapazitäten. Zu diesem Zweck werden Regierungsbehörden und KEGOC bestimmte Kraftwerke identifizieren, in denen sich Leistungsreserven befinden. Ein Marktteilnehmer, der eine Überschreitung der vertraglichen Verbrauchsmenge oder einen Rückgang der Stromerzeugung zugelassen hat, muss die Leistungen des Netzbetreibers zur Behebung entstehender Ungleichgewichte bezahlen.

Markt systemisch Und Hilfs- Dienstleistungen. Der Hauptverkäufer/Käufer auf diesem Markt ist der Systembetreiber KEGOC. Als Verkäufer stellt sie allen Teilnehmern am Großhandelsmarkt ähnliche Leistungen bereit wie die regionalen Stromnetzbetreiber im Endkundenmarkt. Dazu gehören die Übertragung elektrischer Energie durch die Netze des Nationalen Energiesystems (220-500-1150 kV); die technische Steuerung der Versorgung des Netzes und des Verbrauchs elektrischer Energie; Leistungsregulierung im Prozess der Übertragung und Verteilung elektrischer Energie. Alle oben genannten Dienstleistungen werden von der Gesetzgebung Kasachstans als natürliches Monopol eingestuft.

EinzelhandelMarktelektrischEnergie Deutlicher wird das Prinzip der Funktionstrennung in der neuen Struktur des Stromeinzelhandelsmarktes, dessen Organisationsstruktur aus drei Gruppen wirtschaftlich unabhängiger Einheiten besteht.

Energie erzeugendUnternehmen. Derzeit ist die Erzeugung elektrischer Energie von der Liste der Tätigkeiten, die unter das natürliche Monopol fallen, ausgeschlossen. Dadurch werden Energieerzeuger mit gewöhnlichen Produktionsunternehmen gleichgesetzt, deren Hauptziel der effektive Verkauf ihrer Produkte ist (in in diesem Fall- elektrische Energie). Der freie Wettbewerb und das Fehlen einer strengen Kartellkontrolle sollen künftig ein Anreiz für die Entwicklung der Energieerzeugungsindustrie, die Steigerung der Effizienz von Kraftwerken und die Einführung neuer Produktionstechnologien sein.

Regionalelektrisches NetzwerkUnternehmen(REC) nimmt im Einzelhandelsmarktsystem eine besondere Stellung ein, da von allen seinen Themen die Aktivitäten der RECs am stärksten der staatlichen Regulierung unterliegen. Strom, alternative Windkraft

EnergieversorgungUnternehmen. Nach Angaben des Energieministeriums verfügen heute mehr als 500 Unternehmen über Lizenzen zur Durchführung von Energieversorgungsaktivitäten. Bezeichnend ist, dass sich die technologischen Anforderungen an Energieversorgungsunternehmen erheblich von den Anforderungen an Energieerzeugungsunternehmen oder REKs unterscheiden, was deren Erstellung erheblich erleichtert. So ist beispielsweise für die Tätigkeit eines Energieerzeugungsunternehmens eine Erzeugungsanlage zur Stromerzeugung (Kraftwerk) und für das Verteilungs- und Verteilungssystem ein System von Stromleitungen unterschiedlicher Kapazität und Stufe erforderlich -Umspannwerke heruntergefahren.

Einführung

RelevanzThemenForschung

Das 20. Jahrhundert gehört der Vergangenheit an – das Jahrhundert von Öl und Gas. Die Gewinnung und der Verbrauch dieser Ressourcen, die zu Beginn des Jahrhunderts Holz und Kohle ersetzten, nehmen jedes Jahr zu. Öl spielt eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung der menschlichen Zivilisation. Es ermöglichte der Menschheit, sich viel schneller um die Welt zu bewegen – zu reisen, zu fliegen, mit Verbrennungsmotoren zu schwimmen, sich selbst zu heizen, den landwirtschaftlichen Komplex zu entwickeln und die Dauer und Qualität des menschlichen Lebens zu erhöhen.

Die nachgewiesenen Ölreserven der Welt konzentrieren sich im Nahen Osten. Fünf Länder im Nahen Osten verfügen über fast zwei Drittel der weltweiten Reserven: Saudi-Arabien (25 %), Irak (11 %), Vereinigte Arabische Emirate (9 %), Kuwait (9 %) und Iran (9 %). Außerhalb des Nahen Ostens liegen die größten Reserven in Venezuela (7 %) und Russland – fast 5 % der weltweiten Ölreserven.

Öl hatte und hat weiterhin enorme Auswirkungen auf den Entwicklungsstand Kasachstans: auf das Wohlergehen der Menschen; auf die Verteidigungsfähigkeit des Landes, auf die Innen- und Außenpolitik, es ist eine der Grundlagen der russischen Wirtschaft, die wichtigste Quelle der Exporteinnahmen des Landes.

Aber die Öl-, Erdgas- und Kohlereserven versiegen, und jetzt ist die Menschheit am meisten davon betroffen aktuelle Ausgabe Was tun, wenn sie aufgebraucht sind? Wenn Wissenschaftler keine Alternativen zu herkömmlichen Energiequellen finden, steht der Planet am Rande einer Katastrophe. Aber lange bevor die Öl-, Gas- und Kohlereserven erschöpft sind (den optimistischsten Prognosen zufolge wird das Öl in 30 bis 40 Jahren zur Neige gehen), wird es so teuer werden, dass es beispielsweise für den Transport auf dem Luftweg genutzt werden kann , Land und Wasser mit traditionellen Transportmitteln, werden ausgeschlossen.

Deshalb ist es jetzt eine wichtige Aufgabe für unser Land, seine Energiesicherheit zu gewährleisten. Dieses Problem kann insbesondere durch die Entwicklung von Maßnahmen zur Energieeinsparung und den Ausbau alternativer Energiequellen gelöst werden. Dafür verfügt Kasachstan über nahezu alle Möglichkeiten: die notwendigen Finanzmittel stammen aus dem Verkauf von Öl, Gas, Kohle und den besten Wissenschaftlern der Welt sowie in der Praxis erprobte revolutionäre Technologien. Leider haben diese Technologien noch keine Massenverbreitung erfahren.

Auf dieser Grundlage in unserem Diplomarbeit Berücksichtigt werden der aktuelle Stand und die Trends der globalen Energie, des Brennstoff- und Energiekomplexes, der Stromerzeugung und der Entwicklung des kasachischen Energiesektors sowie der aktuelle Stand und die Aussichten für die Entwicklung der Windenergie in Kasachstan.

Ziel Forschung : Merkmale der Geographie alternativer Energieanlagen in Kasachstan am Beispiel der Entwicklung des kasachischen Windenergiemarktes.

Basierend auf dem Zweck der Studie haben wir die Lösung für Folgendes in Betracht gezogen Aufgaben : Merkmale der modernen Geographie der Nutzung alternativer Energiequellen in der Welt und Methoden zur Erzeugung von Strom und Windenergie in der Welt; Analyse der aktuellen Situation und Aussichten für die Entwicklung der Elektrizitätswirtschaft in Kasachstan und der aktuellen Lage des Elektrizitätsmarktes der Republik Kasachstan; Ermittlung aktueller Trends und Perspektiven für die Entwicklung der Windenergie in Kasachstan und Bestimmung des Systems der wirtschaftlichen und sozialen Vorteile aus der Entwicklung der Windenergie in Kasachstan.

Die wissenschaftliche Neuheit und theoretische Bedeutung der Studie liegt in:

In einer wissenschaftlich fundierten Beschreibung der aktuellen Trends der Weltproduktion und des Stromverbrauchs sowie einer Beschreibung der Geographie der Verteilung der wichtigsten Energieträger nach Regionen der Welt. Inhaltliche Merkmale der wichtigsten Arten alternativer Energiequellen und Methoden zur Strom- und Windenergieerzeugung in der globalen Stromproduktion; - bei der wissenschaftlichen Analyse der aktuellen Situation und Identifizierung vielversprechender Trends in der Entwicklung der Elektrizitätswirtschaft in Kasachstan. Merkmale der aktuellen Lage des Strommarktes der Republik Kasachstan im Lichte der Umsetzung des Nationalen Energieprogramms; - bei der Identifizierung und Charakterisierung aktueller Trends und Perspektiven für die Entwicklung der Windenergie in Kasachstan und bei der Bestimmung des Systems der wirtschaftlichen und sozialen Vorteile aus der Entwicklung der Windenergie in Kasachstan in der Zukunft im Lichte der Umsetzung des Projekts „Kasachstan-Initiative für die Entwicklung des Windenergiemarktes“.

In Einführung Die Relevanz des Themas wird begründet, das Ziel und die Zielsetzungen definiert und eine kurze Beschreibung der wesentlichen Abschnitte der vorgelegten Arbeit gegeben.

IN Erste Kapitel « MODERNTRENDSUNDPERSPEKTIVENENTWICKLUNGWELTENERGIE" Es werden die Merkmale der Hauptrichtungen der weltweiten Stromproduktion und des weltweiten Stromverbrauchs angegeben. Die moderne Geographie der Verteilung der wichtigsten Energieressourcen nach Regionen der Welt wurde auf der Grundlage statistischer Indikatoren aufgedeckt. Es wird eine wissenschaftlich fundierte Beschreibung der modernen Geographie der Nutzung alternativer Energiequellen in historisch etablierten Regionen und Ländern der Welt mit Windressourcen wie Dänemark, Deutschland, Spanien, USA, China und Indien gegeben. Moderne Methoden der Strom- und Winderzeugung Energie in der Welt werden beschrieben.

In zweite Kapitel « MODERNZUSTAND,TRENDSUNDPERSPEKTIVENENTWICKLUNGELEKTROENERGIEINDUSTRIEKASACHSTAN" Es wird eine Analyse der aktuellen Situation und der Aussichten für die Entwicklung der Elektrizitätswirtschaft in Kasachstan gegeben und aktuelle Trends in der Entwicklung und Erweiterung des Elektrizitätsmarktes der Republik Kasachstan im Lichte der Umsetzung des Nationalen Windes identifiziert Energieentwicklungsprogramm bis 2015. mit Blick auf 2030.

IN dritte Kapitel "ENTWICKLUNGUNDVERWENDUNGALTERNATIVEQUELLENELEKTRISCHENERGIEINKASACHSTAN" Es werden aktuelle Trends und Perspektiven für die Entwicklung der Windenergie in Kasachstan beschrieben, die auf der Grundlage der gemeinsamen Arbeit des Ministeriums für Wissenschaft und Technologie der Republik Kasachstan und des UNDP-Projektteams im Bereich der Windenergieentwicklung umgesetzt werden . Es wurde ein System wirtschaftlicher und sozialer Vorteile aus der Entwicklung der Windenergie in Kasachstan identifiziert, um die wissenschaftliche, technische und industrielle Basis des Windenergiesektors weiterzuentwickeln. Es werden wissenschaftlich fundierte Ansätze zur Erreichung dieser Ziele und die erwarteten Ergebnisse aus der erfolgreichen Umsetzung des Nationalen Windenergieentwicklungsprogramms skizziert.

StrukturUndVolumenarbeiten. Die Arbeit besteht aus einer Einleitung, drei Kapiteln, einem Fazit, enthält mehr als 80 Seiten computergetippten Text, 4 Tabellen und 24 Titel gebrauchter Literatur.

1. Aktuelle Trends und Perspektiven für die Entwicklung der globalen Energie

1.1 Weltproduktion, Stromverbrauch und Geographie der Verteilung der wichtigsten Energieträger nach Regionen der Welt

Die Elektrizitätswirtschaft ist einer der am schnellsten wachsenden Sektoren der Weltwirtschaft. Dies liegt daran, dass der Entwicklungsstand einer der entscheidenden Faktoren für die erfolgreiche Entwicklung der Gesamtwirtschaft ist. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass Elektrizität heute die universellste Energieform ist. Im Vergleich zur Mitte des letzten Jahrhunderts hat sich die Stromerzeugung um mehr als das Fünfzehnfache erhöht und beträgt heute etwa 14,5 Milliarden kWh. Dies ist auf den erhöhten Verbrauch der größten Entwicklungsländer auf dem Weg zur Industrialisierung zurückzuführen. So ist der Energieverbrauch in China in den letzten 5 Jahren um 76 %, in Indien um 31 % und in Brasilien um 18 % gestiegen. Im Jahr 2007 sank der absolute Energieverbrauch im Vergleich zu 2002 in Deutschland um 5,8 %, im Vereinigten Königreich um 2,7 %, in der Schweiz um 2,0 % und in Frankreich um 0,6 %. Gleichzeitig stieg der Energieverbrauch in den Vereinigten Staaten weiter an. Jetzt produzieren sie jährlich 4 Milliarden kWh. In China sind es 7,7 % bei einer Jahresproduktion von 1,3 Milliarden kWh, in Indien 6,8 % und in Brasilien 6,1 %.

Bezogen auf die Gesamtstromproduktion lassen sich die Regionen wie folgt aufteilen: Nordamerika, Westeuropa, Asien, die GUS, wo Russland mit 800 Millionen kWh pro Jahr führend ist, Lateinamerika, Afrika, Australien.

In den Ländern der ersten Gruppe wird ein großer Teil des Stroms durch thermische Kraftwerke (Verbrennung von Kohle, Heizöl und Erdgas) erzeugt. Dazu gehören die Vereinigten Staaten, die meisten westeuropäischen Länder und Russland.

Zur zweiten Gruppe gehören Länder, in denen fast der gesamte Strom durch Wärmekraftwerke erzeugt wird. Dies sind Südafrika, China, Polen, Australien (das hauptsächlich Kohle als Brennstoff nutzt) sowie Mexiko, die Niederlande und Rumänien (reich an Öl und Gas).

Die dritte Gruppe bilden Länder, in denen der Anteil von Wasserkraftwerken groß oder sehr groß ist (bis zu 99,5 % in Norwegen). Dies sind Brasilien (ca. 80 %), Paraguay, Honduras, Peru, Kolumbien, Schweden, Albanien, Österreich, Äthiopien, Kenia, Gabun, Madagaskar, Neuseeland (ca. 90 %). Aber in Bezug auf die absoluten Indikatoren der Energieproduktion aus Wasserkraftwerken sind Kanada, die USA, Russland und Brasilien weltweit führend. Die Wasserkraft erweitert ihre Kapazitäten in Entwicklungsländern erheblich.

Die vierte Gruppe besteht aus Ländern mit einem hohen Anteil an Kernenergie. Dies sind Frankreich, Belgien und die Republik Korea.

Im letzten Jahrzehnt haben sich einige wichtige Trends in der Entwicklung der globalen Energie entwickelt, die, wenn sie nicht kontrolliert werden, die Nachhaltigkeit dieses Bereichs gefährden könnten. Zu diesen Trends gehören:

Veränderte Beziehungen zwischen Verbrauchern und Produzenten, zunehmender Wettbewerb um begrenzte Energieressourcen;

Hohe Wachstumsraten des Energieverbrauchs;

Veränderungen regionaler Anteile des Energieverbrauchs;

Hoher Anteil und steigende Volumina des Verbrauchs fossiler Brennstoffe;

Verlangsamung des Wachstums der Energieversorgung;

Probleme bei der Sicherstellung von Investitionen in die Entwicklung des Energiesektors;

Veränderung der Struktur der Energieversorgung und Stärkung der Rolle einzelner Lieferanten;

Steigende Energiepreise, Preisvolatilität;

Wachsende Spannungen bei der Deckung des Energiebedarfs des Transportwesens und Ungleichgewichte bei der Ölraffinierung;

Das Wachstum des internationalen Handels mit Energieressourcen, die Entwicklung der Infrastrukturkomponente der Energieversorgung und die Verschärfung der damit verbundenen Risiken;

Erhöhte politische Risiken, einschließlich Transitrisiken.

Auf jeden dieser Trends wird im Folgenden näher eingegangen.

Veränderte Beziehungen zwischen Verbrauchern und Produzenten, zunehmender Wettbewerb um begrenzte Energieressourcen

Die aktuelle Situation im globalen Energiesektor ist durch eine Verschärfung der Widersprüche zwischen den Hauptakteuren auf den internationalen Energiemärkten gekennzeichnet. Die im letzten Viertel des 20. Jahrhunderts entstandene Praxis der Beziehungen zwischen Erzeugern und Verbrauchern von Energieressourcen gehört der Vergangenheit an. Die bestehenden Mechanismen zur Regulierung des globalen Energiemarktes funktionieren immer schlechter, und die Verschärfung des Wettbewerbs zwischen Verbrauchern, angeheizt durch das Aufkommen so mächtiger Akteure wie China und Indien, wird immer offensichtlicher.

Während die Hauptverbraucher von Energieressourcen die hochentwickelten Mächte und Entwicklungsländer Asiens sind, konzentriert sich der Großteil der weltweiten Kohlenwasserstoffreserven auf eine relativ kleine Gruppe von Entwicklungsländern und Ländern mit Übergangswirtschaften. Große Verbraucher wie die Vereinigten Staaten, die Europäische Union und China konzentrieren sowohl wirtschaftliche als auch politische Ressourcen, um in dieselben Märkte zu expandieren, was zu einem verstärkten Wettbewerb führt.

Als Reaktion darauf ändern sich die Richtlinien der Förderländer hinsichtlich des Zugangs zu nationalen Kohlenwasserstoffreserven sowie die Strategien nationaler Staatsunternehmen, die die wichtigsten Kohlenwasserstoffressourcen der Welt kontrollieren. Staatliche Unternehmen mit großen Reserven streben danach, die Verarbeitung zu entwickeln und sich am Kapital von Transport- und Marketingstrukturen zu beteiligen. Im Gegenzug verfolgen transnationale Konzerne, die Raffineriekapazitäten, Transport- und Logistiksysteme sowie die Verteilung von Kohlenwasserstoffen kontrollieren, eine Strategie zur Erweiterung ihrer Ressourcenbasis. Dieser Widerspruch verschärft sich immer mehr und wird im nächsten Jahrzehnt einer der Trends sein, die die Entwicklung der Weltenergie bestimmen.

Ein wichtiger Faktor für die starke Leistung der Weltwirtschaft in der aktuellen Periode sind daher die (im historischen Vergleich) ungewöhnlich hohen Wachstumsraten in Entwicklungsländern und Ländern mit Transformationsökonomien. Während die Wachstumsraten in den entwickelten Ländern aufrechterhalten werden oder sogar zurückgehen, besteht eine anhaltende langfristige Lücke in den Entwicklungsraten einer Reihe führender Entwicklungsländer, vor allem Chinas und Indiens. Diese Trends, gepaart mit einem wieder anziehenden Wachstum in Russland und einem relativ robusten Wachstum in Brasilien, lassen Vorhersagen einer neuen Konfiguration der globalen Wirtschaftsmacht zugunsten dieser Ländergruppe Wirklichkeit werden, die bis vor Kurzem als unwahrscheinliches und weit entferntes Ereignis galt.

Vor dem Hintergrund hoher Wachstumsraten des Energieverbrauchs in der Weltwirtschaft und trotz hoher Energiepreise kommt es zu zunehmenden institutionellen Widersprüchen zwischen Verbrauchern und Produzenten von Kohlenwasserstoffen.

Viele Analysten haben in den letzten Jahren die Gefahr einer erneuten Wachstumswelle des weltweiten Energieverbrauchs erkannt. Vorherige Langwelle, die Ende der 1940er-Jahre begann, endete Mitte der 1990er-Jahre und führte zu einer fast fünffachen Steigerung des weltweiten Energieverbrauchs und einer nahezu Verdoppelung des Pro-Kopf-Verbrauchs. Sein Ende war mit der Stabilisierung des durchschnittlichen Pro-Kopf-Energieverbrauchs in der Welt seit den 1980er Jahren verbunden, die auf einen Rückgang des Gesamt- und Pro-Kopf-Energieverbrauchs in ehemaligen Planwirtschaften und einen Rückgang des Pro-Kopf-Energieverbrauchs in den OECD-Ländern zurückzuführen war, wobei der Rückgang relativ moderat war Anstieg des Pro-Kopf-Energieverbrauchs in Entwicklungsländern. Derzeit sind die ersten beiden Faktoren jedoch nicht mehr wirksam, und die größten Entwicklungsländer – China und Indien – steigern zunehmend den Pro-Kopf-Energieverbrauch. Unter Berücksichtigung des anhaltenden Wirtschaftswachstums der asiatischen Entwicklungsländer, des dortigen rasanten Bevölkerungswachstums und der hohen Energieintensität der Volkswirtschaften wächst der Bedarf dieser Länder an Energieressourcen stark. Der Energieverbrauch nimmt in Afrika und Lateinamerika schneller zu, und selbst in den Ländern der Europäischen Union hat der Pro-Kopf-Energieverbrauch wieder zugenommen.

All dies lässt uns über die Gefahr eines neuen Zyklus der Erhöhung der Energieintensität des globalen BIP und der Beschleunigung der Wachstumsrate des globalen Energieverbrauchs trotz der Einführung neuer Technologien und Energiespartrends sprechen.

Die entwickelten Länder weisen einen relativ hohen Energieverbrauch pro Kopf auf, streben jedoch eine Stabilisierung dieses Indikators oder zumindest eine Verlangsamung seiner Wachstumsrate an. In Transformationsökonomien kommt es zu erheblichen Rückgängen der Energieintensität, hauptsächlich aufgrund steigender Einkommen, aber auch aufgrund wirtschaftlicher Umstrukturierungen und eines Rückgangs des Anteils energieintensiver Industrien, da Dienstleistungen ausgeweitet, Energieverschwendung beseitigt und Verbrauchersubventionen gekürzt werden. Allerdings bleiben Transformationsländer energieintensiver als Entwicklungs- oder OECD-Länder.

Die wichtigste Frage ist, ob es möglich sein wird, den Trend des rasanten Anstiegs des Energieverbrauchs umzukehren, indem die Energieintensität der Wirtschaft, vor allem in Entwicklungsländern, verringert wird.

Das weltweite Wachstum des Energieverbrauchs ist sehr ungleichmäßig, was die regionalen Energieungleichgewichte verschärft: Die höchsten Wachstumsraten werden in den Entwicklungsländern Asiens und insbesondere in China beobachtet, wo fast die Hälfte des weltweiten Anstiegs des Energieverbrauchs im Jahr 2005 verantwortlich war. Die Zahl der Länder und Großregionen, deren Entwicklung nicht durch eigene Energieressourcen gewährleistet ist, nimmt zu. Sie müssen in ihrer Industrie hauptsächlich importierte Rohstoffe verwenden. Wenn solche Länder 1990 87 % des weltweiten BIP erwirtschafteten, dann waren es zehn Jahre später bereits 90 %. Die Abhängigkeit von Energieimporten der am schnellsten wachsenden Länder (China, Indien usw.) hat besonders stark zugenommen und wird sich in Zukunft nur noch verschlimmern. Insbesondere Asien deckt bereits 60 % seines Ölbedarfs durch Importe, und bis 2020 werden Importe bis zu 80 % des Bedarfs decken. Gleichzeitig befindet sich der Großteil der prognostizierten Energieressourcen in Nordamerika und den GUS-Staaten; Sie besitzen auch die meisten erforschten Reserven (gefolgt von der Region am Persischen Golf und Australien). .

Die hohe Effizienz der US-Wirtschaft trägt zu einem moderaten Anstieg des Primärenergieverbrauchs bei, bewahrt sie jedoch nicht vor einem deutlichen Anstieg der Nachfrage nach Kohlenwasserstoffen. Im Allgemeinen stieg die weltweite Energienachfrage bei einem Anstieg des durchschnittlichen jährlichen BIP-Wachstums von 3,5 % auf 4,2 % von 1,7 % auf 2,6 %: Es war die Beschleunigung des BIP-Wachstums (die die Wachstumsraten im Vergleich zur Vorperiode übertraf). aus den oben kurz dargelegten Gründen nicht energiesparend sein. Hoher Anteil und steigende Volumina des Verbrauchs fossiler Brennstoffe. Trotz zahlreicher Bemühungen hat sich die Struktur des Energieverbrauchs weltweit in den letzten Jahren nicht wesentlich verändert. Kohlenwasserstoffe (hauptsächlich Erdöl) sind nach wie vor die dominierenden Energieträger in der globalen Energiebilanz.

Der hohe Anteil der begrenztesten Ressource – Kohlenwasserstoff-Brennstoff – an der Energiebilanz bleibt bestehen, obwohl in einer Reihe von Ländern zum ersten Mal seit dem Unfall von Tschernobyl das Interesse an Kernenergie wiederbelebt wird und industrialisierte Verbraucher zunehmendes Interesse zeigen in alternativen Energiequellen. Tatsächlich gibt es für den Verbrauch von Kohlenwasserstoffen derzeit keine ernsthafte Alternative, was angesichts des beschleunigten Wachstums des Energieverbrauchs die Gefahr einer Verknappung mit sich bringt. Das Wachstum des Angebots an Energieressourcen im Allgemeinen und an Kohlenwasserstoffen im Besonderen, das im Vergleich zum Wachstum des Energieverbrauchs nicht schnell genug ist, ist auf die relative Verringerung des Aufwands und der Investitionen zur Steigerung der Produktion von Energieressourcen zurückzuführen Erschöpfung ihrer am besten zugänglichen Reserven sowie geopolitische Spannungen in kohlenwasserstoffreichen Regionen. Besonders stark vergrößert sich die Kluft zwischen steigenden Verbrauchsmengen und sinkenden Koin den entwickelten Ländern. So sank der Anteil der OECD-Länder an der Primärenergieerzeugung von 61,3 % im Jahr 1971 auf 48,5 % im Jahr 2005. Besonders schwierig ist die Situation in der Europäischen Union, die nur über 3,5 % der weltweit nachgewiesenen Gasreserven und weniger als 2 % der weltweit nachgewiesenen Ölreserven verfügt (hauptsächlich in Norwegen und im Vereinigten Königreich). Gleichzeitig werden die in Europa gelegenen Öl- und Gasfelder deutlich intensiver ausgebeutet als in anderen Regionen der Welt, was zu ihrer raschen Erschöpfung führt.

Der wichtigste negative Faktor bei der Energieentwicklung ist der Rückgang der Versorgung der Weltwirtschaft mit Ölreserven (siehe Abbildung 6). Der durchschnittliche Wert der jährlich entdeckten Ölreserven sank von 70 Milliarden Barrel. in den Jahren 1960-1980 bis zu 6-18 Milliarden Barrel in den Jahren 1990-2005. Die jährliche Produktion wurde viele Jahre lang nicht durch Erkundungsbohrungen wieder aufgefüllt (13 Milliarden Barrel neu entdeckte Reserven gegenüber 30 Milliarden Barrel Produktion im Jahr 2004), oder die Wiederauffüllung erfolgt größtenteils aus unkonventionellen Reserven, wie es im Jahr 2006 geschah. Beachten Sie, dass 61 % der weltweiten Ölreserven und 40,1 % der Gasreserven im politisch instabilen Nahen Osten konzentriert sind und die Rolle dieser Länder bei der Ölförderung immer weiter zunimmt. Wegen Behinderungen Ein zusätzliches Produktionswachstum erhöht die Risiken einer möglichen Marktdestabilisierung. Der Anstieg des Energieverbrauchs vor dem Hintergrund eines langsamen Angebotswachstums zeigt sich bereits in einem Preissprung für alle kommerziellen Kraftstoffarten. Deutliches Wachstum der Weltwirtschaft in den letzten Jahren (insbesondere in Entwicklungsländern), erhöhter Verbrauch von Energie und Energieressourcen (um 4,4 % im Jahr 2004 und 2,7 % im Jahr 2005), maximale Kapazitätsauslastung, extreme Wetterbedingungen und anhaltende Konflikte im Nahen Osten, wachsendes Interesse von Finanzinvestoren am Energiesektor – all dies trug auch zu einem deutlichen Anstieg der Preise für Energieressourcen, vor allem Öl, bei. .

Seit 2002 begannen die Ölpreise wieder zu steigen. Ende des Sommers 2005 übertrafen sie nominal den Rekord der siebziger Jahre. Obwohl die realen Ölpreise unter den Höchstständen der frühen 1980er Jahre blieben, erreichte der durchschnittliche Jahrespreis pro Barrel Brent-Öl zum ersten Mal 54 USD/Barrel und bei WTI 56 USD/Barrel ein Drittel höher als 2004. Der Anstieg der Kohlenwasserstoffpreise hat sich seit dem Ausbruch des nächsten arabisch-israelischen Konflikts im Jahr 2000 zu einem stetigen Trend entwickelt. Anschließend spiegelten alle Spitzenwerte der Ölpreise die wachsenden regionalen Spannungen wider: die US-Invasion im Irak, die Eskalation der Situation um das iranische Atomprogramm, den „Dreißig-Tage-Krieg“ im Libanon usw. Die Preise für Erdölprodukte folgten der Dynamik der Ölpreise, während der Mangel an Leichtölprodukten zu einem schnelleren Preisanstieg führte.

Der starke Anstieg der Ölpreise in den letzten Jahren hat die meisten Wissenschafts- und Beratungsorganisationen dazu gezwungen, ihre Preisprognosen nach oben zu korrigieren. Die Aussichten für die Ölpreise bleiben ungewöhnlich ungewiss, was es schwierig macht, Trends auf den Energiemärkten insgesamt zu analysieren. Hohe und instabile Ölpreise sind die größte Bedrohung für die Weltwirtschaft und den Energiesektor: Sie wirken sich nicht nur negativ auf die Wachstumsrate des globalen BIP aus und stellen eine besondere Gefahr für Entwicklungsländer dar, die Energieressourcen importieren, sondern verlangsamen auch den Investitionsprozess in der Welt Energiesektor, was zu schwer vorhersehbaren Cashflows führt.

Im Anschluss an die Ölpreise stiegen die weltweiten Erdgaspreise und überstiegen erstmals auf den Märkten der USA und des Vereinigten Königreichs die Schwelle von 210 US-Dollar pro Kubikmeter (bzw. 6 US-Dollar pro Million BTU). Bis 2003 war LNG in Japan das teuerste der Welt, dessen Preise sich an den Rohölpreisen orientieren (siehe Abb. 7). In den letzten Jahren übertraf der in Nordamerika auf dem Henry Hub-Großhandelsmarkt entstehende Preis jedoch die Preise in anderen regionalen Märkten und sogar den Ölpreis, umgerechnet nach dem Heizwert. In Europa waren die Preise sowohl für Netzgas als auch für LNG niedriger als in den Vereinigten Staaten: Sie sind hauptsächlich an die Preise für Öl und Erdölprodukte gebunden. Die Preisdynamik wird hier jedoch auch von den Großhandels- und Terminpreisen im britischen Gasgroßhandelsmarkt am National Balancing Point (NBP) beeinflusst, der wie in Nordamerika in den letzten Jahren deutliche Preissteigerungen verzeichnete.

Steigende Preise für Öl und Gas haben in den letzten Jahren zu höheren Wachstumsraten der Nachfrage nach Kohle und damit auch der Preise dafür geführt. Der Preis für importierte Kraftwerkskohle ist in den OECD-Ländern von durchschnittlich 36 $/t im Jahr 2000 auf derzeit 62 $/t gestiegen.

In den letzten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts kompensierten Fortschritte bei der Exploration und Bohrung die Verschlechterung der Bergbau- und geologischen Bedingungen durch einen raschen Anstieg der Ölproduktion (jedoch mit einem Rückgang der Verfügbarkeit von Reserven), was zu einem stetigen Preisverfall führte Im 21. Jahrhundert hat sich der technische Fortschritt in der Branche deutlich verlangsamt, wodurch sich die Ölreserven und die Produktion verteuerten. Infolgedessen kann die gemäß den aktuellen Trends in 10 Jahren prognostizierte Dynamik des Ölverbrauchs möglicherweise nicht durch seine Produktion gewährleistet werden, die anhand bewährter Modelle für die Nutzung begrenzter natürlicher Ressourcen berechnet wird.

Die Kernenergie ist einer der jüngsten und sich am dynamischsten entwickelnden Sektoren der Weltwirtschaft. Seine Geschichte reicht nur etwas mehr als 50 Jahre zurück. Die Entwicklung der Kernenergie wird durch den wachsenden Bedarf der Menschheit an Brennstoffen und Energie mit begrenzten nicht erneuerbaren Ressourcen gefördert. Im Vergleich zu anderen Energiequellen weist Kernbrennstoff eine millionenfach höhere Energiekonzentration auf. Wichtig ist auch, dass Kernenergie den Treibhauseffekt praktisch nicht verstärkt.

Nach Angaben der IAEA waren Anfang 2007 weltweit 439 Kernkraftwerke mit einer Gesamtleistung von 367,77 Gigawatt in Betrieb. Weitere 29 Kraftwerke in 11 Ländern befinden sich in unterschiedlichen Baustadien. Heute erzeugen Kernkraftwerke 16 % des weltweiten Stroms. Gleichzeitig stammen 57 % des gesamten „Atomstroms“ aus den USA (103 Kraftwerke), Frankreich (59 Kraftwerke) und Japan (54 Kraftwerke). Derzeit entwickelt sich die Kernenergie am dynamischsten in China (hier werden sechs 6er-Kraftwerke gebaut), Indien (5 Blöcke) und Russland (3 Blöcke). Auch in den USA, Kanada, Japan, Iran, Finnland und anderen Ländern werden neue Kraftwerke gebaut. Eine Reihe anderer Länder haben ihre Absichten zum Ausbau der Kernenergie angekündigt, darunter Polen, Vietnam, Weißrussland usw. Insgesamt werden derzeit mehr als 60 Anträge für den Bau von Blöcken geprüft. Mehr als 160 Projekte sind in der Entwicklung.

Wenn wir also die aktuelle Lage auf dem Weltpreismarkt beurteilen, können wir mit Sicherheit sagen, dass der Preis für Öl und Gas von vielen Faktoren abhängt: dem Gleichgewicht von Angebot und Nachfrage, Wirtschaft und Investitionen, Politik, Kriegen und Terroranschlägen. Jeder dieser Faktoren kann den Preis entweder erhöhen oder senken. Und da sich große Öl- und Gasmengen im Persischen Golf konzentrieren, nimmt ihre Rolle ständig zu, was zu wachsenden Risiken im Zusammenhang mit einer Marktdestabilisierung führt. Einer der Haupttrends in der heutigen Kraftstoffindustrie ist außerdem der Rückgang oder die Stagnation der Ölförderung in einigen Ländern, darunter Norwegen, Großbritannien, die USA usw.

Die Basis der Weltenergiewirtschaft bilden drei Zweige der Kraftstoffindustrie. Ölindustrie der Welt. An moderne Bühne Es ist ein führender Zweig der globalen Kraftstoff- und Energieindustrie. Im Jahr 2007 ging die Ölförderung um 0,2 % auf 3,6 Milliarden Tonnen zurück. Im Vergleich zu 2006 stiegen die interregionalen Öllieferungen laut BP um 2,6 % und erreichten 1984 Millionen Tonnen. Was die geografische Verteilung der Ölreserven betrifft, beträgt der Anteil der Entwicklungsländer an diesen Reserven 86 %. Die größten Ölreserven konzentrieren sich im Ausland auf Asien (ohne GUS 70 %). Besonders hervorzuheben ist hier der Nahe und Mittlere Osten, wo rund 60 % der Reserven und mehr als 40 % der Weltölförderung konzentriert sind. Zu den Ländern dieser Region gehören Staaten mit den größten Ölreserven: Saudi-Arabien (mehr als 35 Milliarden Tonnen), Irak (mehr als 15 Milliarden Tonnen), Kuwait (mehr als 13 Milliarden Tonnen), Vereinigte Arabische Emirate und Iran (ca. 13 Milliarden Tonnen). . Weitere asiatische Länder in Bezug auf Ölreserven sind China und Indonesien. In Lateinamerika machen die Ölreserven etwa 12 % der Weltreserven aus. Heute stechen hier Venezuela (mehr als 11 Milliarden Tonnen) und Mexiko (ca. 4 Milliarden Tonnen) hervor. Auf Afrika entfallen etwa 7 % der weltweiten Ölreserven. Aufgrund ihrer Größe stechen Libyen (40 % der gesamten afrikanischen Reserven), Algerien, Ägypten und Nigeria hervor. Der Anteil der GUS wird auf 6 % geschätzt. Allerdings verfügt Russland nach verschiedenen Schätzungen über 6,7 bis 27 Milliarden Tonnen. Insgesamt wird Erdöl in 80 Ländern gefördert. .

Aufgrund seiner hohen Verbrauchereigenschaften, niedrigen Produktions- und Transportkosten und einer breiten Palette von Anwendungen in vielen Bereichen der menschlichen Tätigkeit nimmt Erdgas einen besonderen Platz in der Kraftstoff-, Energie- und Rohstoffbasis ein. Bis heute hat sich die Erdgasproduktion etwa um das 5,5-fache erhöht und beträgt nun 2,4 Billionen Kubikmeter pro Jahr. Die nachgewiesenen Erdgasreserven werden auf etwa 150 Billionen Kubikmeter geschätzt. In Bezug auf die nachgewiesenen Erdgasreserven (deren Menge wächst ständig) ragen die GUS und Südwestasien (jeweils 40 % der Weltreserven) besonders hervor, von einzelnen Ländern - Russland, wo etwa ein Drittel der Weltreserven oder 50 Billionen Kubikmeter sind konzentriert (fast 90 % der Reserven der GUS) und Iran (15 % der Welt). Zu den „Top Ten“-Gasproduzenten der Welt zählen Russland (ca. 600 Milliarden Kubikmeter), die USA (550 Milliarden Kubikmeter), Kanada (170 Milliarden Kubikmeter), Turkmenistan, die Niederlande, Großbritannien, Usbekistan, Indonesien, Algerien, Saudi-Arabien. Die größten Gasverbraucher sind die USA (ca. 650 Milliarden Kubikmeter), Russland (350 Milliarden Kubikmeter), Großbritannien (ca. 90 Milliarden Kubikmeter) und Deutschland (ca. 80 Milliarden Kubikmeter).

Trotz des Rückgangs des Anteils der Kohle am Energieverbrauch bleibt die Kohleindustrie weiterhin einer der führenden Sektoren des Weltenergiesektors. Im Vergleich zu Erdölindustrie Es ist besser mit Ressourcen versorgt. Derzeit werden jährlich etwa 5 Milliarden Tonnen Kohle gefördert. Beachten Sie, dass es auf der Erde viel mehr Kohle als Öl und Erdgas gibt. Beim aktuellen Verbrauch dürften die nachgewiesenen Gasreserven 67 Jahre, Öl 41 Jahre und Kohle 270 Jahre reichen. Die prognostizierten Kohleressourcen auf der Erde belaufen sich derzeit auf mehr als 14,8 Billionen. Tonnen, und die weltweiten Industriekohlereserven belaufen sich auf über 1 Billion. Tonnen Gleichzeitig befinden sich etwa drei Viertel der weltweiten Kohlereserven in Ländern ehemalige UdSSR, USA und China. Der globale Kohlemarkt ist derzeit wettbewerbsintensiver als der Öl- und Gasmarkt, da sich Kohlevorkommen und -produktion auf fast allen Kontinenten und Regionen der Welt befinden. Kohle wird im Stromsektor insbesondere in Regionen eine wichtige Rolle spielen, in denen alternative Kraftstoffe knapp sind. Aufgrund seiner vergleichsweise geringen Kosten ist diese Energiequelle nach wie vor besonders wichtig für Entwicklungsländer in Asien.

Die weltweiten Kohlereserven belaufen sich auf 1,2 Billionen. t. Ungefähr drei Viertel der weltweiten Kohlereserven befinden sich in den Ländern der ehemaligen UdSSR, den USA und China. Gleichzeitig konzentriert sich ein Drittel der weltweiten Kohleressourcen, nämlich 173 Milliarden Tonnen, in den Tiefen Russlands und 34 Milliarden Tonnen in Kasachstan. Im Gegensatz zu Öl und Gas wird ein kleiner Teil der geförderten Kohle exportiert – 10 %. Nach Angaben des International Coal Institute sind Australien (231 Millionen Tonnen im Jahr 2006), Indonesien (108 Millionen Tonnen) und Russland (76 Millionen Tonnen) die wichtigsten Kohleexporteure. Die Hauptabnehmer von Kohleprodukten sind Japan (178 Millionen Tonnen im Jahr 2006) und Südkorea (77 Millionen Tonnen). China ist der größte Kohleverbraucher (2,4 Milliarden Tonnen im Jahr 2006), was auf den großen Kohleanteil im Energiesektor des Landes zurückzuführen ist. Laut The China Daily wird der Kohleverbrauch in China bis 2010 2,87 Milliarden Tonnen erreichen. Unter den Regionen für die Kohleförderung sind Auslandsasien (40 % der Weltproduktion), Westeuropa, Nordamerika (etwas mehr als 20 %) und die GUS-Staaten führend. .

1.2 ModernGeographieverwendenAalternaktivQuellenEnergieVWelt

Die ganze Welt ist heute auf der Suche nach neuen Energiequellen. Heute beginnt die Welt ernsthaft darüber nachzudenken, wie verhindert werden kann, dass die Plünderung natürlicher Ressourcen völlig erschöpft wird. Denn nur unter dieser Voraussetzung können die Treibstoffreserven über Jahrhunderte reichen. Leider denken viele Ölförderländer nicht über die Folgen ihrer Aktivitäten nach. Sie verschwenden Ölreserven, ohne an die Zukunft zu denken. Der Anstieg der Ölpreise, der nicht nur für Energie, sondern auch für Verkehr und Chemie notwendig ist, hat uns gezwungen, über andere Kraftstoffarten nachzudenken, die Öl und Gas ersetzen können. Vor allem Länder, die nicht über eigene Öl- und Gasreserven verfügen und diese aufkaufen müssen, haben begonnen, nach alternativen Energiequellen zu suchen.

Daher umfasst die allgemeine Typologie von Kraftwerken Kraftwerke, die mit sogenannten nichttraditionellen oder alternativen Energiequellen betrieben werden. Dazu gehören: die Energie von Ebbe und Flut; Energie kleiner Flüsse; Windenergie; Sonnenenergie; Geothermie; Energie aus brennbaren Abfällen und Emissionen; Energie aus Sekundär- oder Abwärmequellen und anderen.

Obwohl unkonventionelle Kraftwerkstypen nur wenige Prozent der Stromproduktion ausmachen, ist die Entwicklung dieses Gebiets weltweit von großer Bedeutung, insbesondere angesichts der Vielfalt der Territorien der Länder. In Russland ist der einzige Vertreter dieses Kraftwerkstyps das Geothermiekraftwerk Pauzhetskaya in Kamtschatka mit einer Leistung von 11 MW. Die Station ist seit 1964 in Betrieb und sowohl moralisch als auch physisch veraltet. Der Stand der technologischen Entwicklung in Russland in diesem Bereich bleibt weit hinter dem der Welt zurück. In abgelegenen oder schwer zugänglichen Gebieten Russlands, wo kein Bedarf für den Bau eines großen Kraftwerks besteht und es oft niemanden gibt, der es wartet, sind „nicht-traditionelle“ Stromquellen die beste Lösung.

Die Erhöhung der Zahl der Kraftwerke, die alternative Energiequellen nutzen, wird durch folgende Grundsätze erleichtert: geringere Kosten für Strom und Wärme aus nichttraditionellen Energiequellen als aus allen anderen Quellen; die Möglichkeit, in fast allen Ländern über lokale Kraftwerke zu verfügen und diese so unabhängig vom allgemeinen Energiesystem zu machen; Verfügbarkeit und technisch realisierbare Dichte, Leistung zur sinnvollen Nutzung; Erneuerbarkeit nichttraditioneller Energiequellen; Einsparung oder Ersatz traditioneller Energieressourcen und Energieträger; Ersatz ausgebeuteter Energieressourcen für den Übergang zu saubereren Energiearten; Erhöhung der Zuverlässigkeit bestehender Energiesysteme.

Nahezu jedes Land verfügt über irgendeine Form dieser Energie und kann in naher Zukunft einen erheblichen Beitrag zur Brennstoff- und Energiebilanz der Welt leisten.

Solar Energie . Die Sonne, eine unerschöpfliche Energiequelle, liefert der Erde pro Sekunde 80 Billionen Kilowatt, also mehrere tausend Mal mehr als alle Kraftwerke der Welt. Sie müssen nur wissen, wie man es benutzt. Tibet zum Beispiel, der Teil unseres Planeten, der der Sonne am nächsten liegt, betrachtet die Sonnenenergie zu Recht als seinen Reichtum. Heute wurden in der Autonomen Region Tibet in China mehr als fünfzigtausend Solaröfen gebaut. Wohnräume mit einer Fläche von 150.000 Quadratmetern werden mit Solarenergie beheizt, es entstanden Solargewächshäuser mit einer Gesamtfläche von einer Million Quadratmetern. Obwohl Solarenergie kostenlos ist, ist die Stromerzeugung daraus nicht immer günstig genug. Deshalb sind Experten ständig bestrebt, Solarzellen zu verbessern und effizienter zu machen. Einen neuen Rekord stellt diesbezüglich das Boeing Center for Advanced Technologies ein. Die dort entstehende Solarzelle wandelt 37 % des auftreffenden Sonnenlichts in Strom um. Bereits 1981 flog das weltweit erste Flugzeug mit einem durch Solarpaneele angetriebenen Antrieb über den Ärmelkanal. Er brauchte 5,5 Stunden, um eine Distanz von 262 km zu fliegen. Und nach den Prognosen von Wissenschaftlern Ende des letzten Jahrhunderts wurde erwartet, dass bis zum Jahr 2000 etwa 200.000 Elektrofahrzeuge auf den Straßen Kaliforniens auftauchen würden. Vielleicht sollten wir auch darüber nachdenken, Solarenergie im großen Stil zu nutzen. Insbesondere auf der Krim mit ihrem „Sonnenschein“.

Seit 1988 ist auf der Halbinsel Kertsch das Solarkraftwerk Krim in Betrieb. Es scheint, dass der gesunde Menschenverstand selbst seinen Platz bestimmt hat. Wenn solche Stationen irgendwo gebaut werden sollen, dann vor allem im Bereich von Kurorten, Sanatorien, Ferienhäusern und Touristenrouten; In einer Region, in der viel Energie benötigt wird, ist es aber noch wichtiger, die Umwelt sauber zu halten, deren Wohlbefinden und vor allem die Reinheit der Luft für den Menschen heilsam sind . Das SPP auf der Krim ist klein – die Kapazität beträgt nur 5 MW. In gewissem Sinne ist sie eine Kraftprobe. Obwohl es den Anschein hat, was sollte man sonst noch versuchen, wenn die Erfahrungen mit dem Bau von Solarstationen in anderen Ländern bekannt sind.

Auf der Insel Sizilien erzeugte bereits Anfang der 80er Jahre ein Solarkraftwerk mit einer Leistung von 1 MW Strom. Das Funktionsprinzip ist ebenfalls das eines Turms. Die Spiegel bündeln die Sonnenstrahlen auf einen Empfänger in 50 Metern Höhe. Dort entsteht Dampf mit einer Temperatur von über 600 °C, der eine herkömmliche Turbine mit angeschlossenem Stromgenerator antreibt. Es ist unbestreitbar erwiesen, dass Kraftwerke mit einer Leistung von 10–20 MW nach diesem Prinzip arbeiten können, und noch viel mehr, wenn gleichartige Module gruppiert und miteinander verbunden werden.

Ein Kraftwerk der etwas anderen Art steht in Alquería in Südspanien. Der Unterschied besteht darin, dass die auf die Turmspitze konzentrierte Sonnenwärme den Natriumkreislauf in Gang setzt, der bereits das Wasser erhitzt, um Dampf zu bilden. Diese Option hat eine Reihe von Vorteilen. Der Natrium-Wärmespeicher gewährleistet nicht nur den kontinuierlichen Betrieb des Kraftwerks, sondern ermöglicht auch die teilweise Speicherung überschüssiger Energie für den Betrieb bei bewölktem Wetter und in der Nacht. Die Kapazität der spanischen Station beträgt nur 0,5 MW. Aufgrund seines Prinzips können jedoch auch viel größere Anlagen geschaffen werden – bis zu 300 MW. In solchen Anlagen ist die Konzentration der Sonnenenergie so hoch, dass der Wirkungsgrad des Dampfturbinenprozesses hier nicht schlechter ist als in herkömmlichen Wärmekraftwerken. Dennoch finden Solarfotozellen bereits heute ihre konkreten Anwendungen. Sie erwiesen sich als praktisch unersetzliche Stromquellen in Raketen, Satelliten und automatischen interplanetaren Stationen sowie auf der Erde – vor allem zur Stromversorgung von Telefonnetzen in nicht elektrifizierten Gebieten oder für kleine Stromverbraucher (Funkgeräte, elektrische Rasierer und Feuerzeuge usw.). ). Halbleitersolarzellen wurden erstmals auf dem dritten sowjetischen künstlichen Erdsatelliten installiert (der am 15. Mai 1958 in die Umlaufbahn gebracht wurde).

Energie Wind . Auf den ersten Blick scheint Wind eine der erschwinglichsten und erneuerbaren Energiequellen zu sein. Im Gegensatz zur Sonne kann sie im Winter und Sommer, Tag und Nacht, im Norden und Süden „arbeiten“. Doch Wind ist eine sehr diffuse Energieressource. Die Natur hat keine „Ablagerung“ von Winden geschaffen und sie nicht wie Flüsse entlang ihrer Flüsse fließen lassen. Windenergie ist fast immer über weite Gebiete „verteilt“. Die Hauptparameter des Windes – Geschwindigkeit und Richtung – ändern sich manchmal sehr schnell und unvorhersehbar, was ihn weniger „zuverlässig“ als die Sonne macht. Für die vollständige Nutzung der Windenergie müssen also zwei Probleme gelöst werden. Erstens ist dies die Fähigkeit, die kinetische Energie des Windes aus einer maximalen Fläche „einzufangen“. Zweitens ist es noch wichtiger, eine Gleichmäßigkeit und Konstanz der Windströmung zu erreichen. Das zweite Problem ist immer noch schwer zu lösen. Es gibt interessante Entwicklungen, um grundlegend neue Mechanismen zur Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie zu schaffen. Eine dieser Anlagen erzeugt in ihrem Inneren einen künstlichen Super-Hurrikan mit einer Windgeschwindigkeit von 5 m/s!

Windkraftanlagen belasten die Umwelt nicht, sind aber sehr sperrig und laut. Um mit ihrer Hilfe viel Strom zu produzieren, sind riesige Landflächen nötig. Sie funktionieren am besten dort, wo starker Wind weht. Und doch kann nur ein einziges Kraftwerk mit fossilen Brennstoffen Tausende von Windkraftanlagen hinsichtlich der erzeugten Energiemenge ersetzen. Bei der Nutzung von Wind entsteht ein gravierendes Problem: Bei windigem Wetter gibt es einen Energieüberschuss und in windstillen Zeiten einen Energiemangel. Wie kann Windenergie gesammelt und für die zukünftige Nutzung gespeichert werden? Die einfachste Möglichkeit besteht darin, dass ein Windrad eine Pumpe antreibt, die Wasser in ein darüber liegendes Reservoir pumpt, und das daraus fließende Wasser dann eine Wasserturbine und einen Gleich- oder Wechselstromgenerator antreibt. Es gibt noch andere Methoden und Projekte: von herkömmlichen, wenn auch leistungsschwachen Batterien über das Drehen riesiger Schwungräder oder das Pumpen von Druckluft in unterirdische Höhlen bis hin zur Herstellung von Wasserstoff als Treibstoff. Die letzte Methode erscheint besonders vielversprechend. Der elektrische Strom einer Windkraftanlage zerlegt Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff. Wasserstoff kann in verflüssigter Form gespeichert und bei Bedarf in den Öfen von Wärmekraftwerken verbrannt werden.

Marine Energie . In letzter Zeit haben einige Länder wieder auf jene Projekte aufmerksam gemacht, die zuvor als aussichtslos abgelehnt wurden. So hat die britische Regierung 1982 insbesondere die öffentliche Finanzierung von Kraftwerken gestrichen, die Meeresenergie nutzen: Einige dieser Forschungsarbeiten wurden eingestellt, andere wurden mit eindeutig unzureichenden Mitteln der Europäischen Kommission und einiger Industrieunternehmen und -unternehmen fortgesetzt. Der Grund für die Verweigerung der staatlichen Unterstützung war die unzureichende Effizienz der Methoden zur Gewinnung von „Seestrom“ im Vergleich zu anderen Quellen, insbesondere der Kernenergie. Im Mai 1988 kam es zu einer Revolution in dieser technischen Politik. Das britische Handels- und Industrieministerium hörte sich die Meinung seines leitenden Energieberaters T. Thorpe an, der sagte, dass drei der sechs Pilotanlagen des Landes verbessert wurden und jetzt 1 kWh davon weniger als 6 Pence kostet, was unter dem liegt Mindestmaß an Wettbewerbsfähigkeit auf dem freien Markt. Der Preis für „Seestrom“ ist seit 1987 um das Zehnfache gesunken.

Wellen . Das perfekteste Projekt ist „Nodding Duck“, vorgeschlagen vom Designer S. Salter. Die von den Wellen geschaukelten Schwimmkörper liefern Energie für nur 2,6 Pence pro 1 kWh, was nur unwesentlich höher ist als die Stromkosten, die in den neuesten Gaskraftwerken erzeugt werden (in Großbritannien sind es 2,5 Pence), und deutlich niedriger das Kernkraftwerk (ca. 4,5 Pence pro 1 kW/h). Es ist zu beachten, dass durch den Einsatz alternativer, erneuerbarer Energiequellen der Anteil der Schadstoffemissionen in die Atmosphäre recht effektiv reduziert, also teilweise eines der wichtigen Umweltprobleme gelöst werden kann. Meeresenergie kann zu Recht zu diesen Quellen gezählt werden.

Energie Flüsse . Ungefähr ein Fünftel der weltweit verbrauchten Energie wird durch Wasserkraftwerke erzeugt. Es wird durch die Umwandlung der Energie fallenden Wassers in die Rotationsenergie von Turbinen gewonnen, die wiederum einen Generator drehen, der Strom erzeugt. Wasserkraftwerke können sehr leistungsstark sein. So entwickelt die Itapu-Station am Parana-Fluss an der Grenze zwischen Brasilien und Paraguay eine Kapazität von bis zu 13.000 Millionen kW. Auch die Energie kleiner Flüsse kann in manchen Fällen zur Stromquelle werden. Möglicherweise erfordert die Nutzung dieser Quelle bestimmte Bedingungen (z. B. Flüsse mit starker Strömung), aber an einigen Orten, an denen die konventionelle Stromversorgung unrentabel ist, könnte die Installation von Mini-Wasserkraftwerken viele lokale Probleme lösen. Es gibt bereits dammlose Wasserkraftwerke für Flüsse und Bäche. Zusammen mit einer Batterie können sie einen Bauernhof oder eine geologische Expedition, eine Alm oder eine kleine Werkstatt mit Energie versorgen. An den Flüssen des Gorny Altai hat sich der Prototyp eines dammlosen Mini-Wasserkraftwerks erfolgreich bewährt.

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Nicht umsonst heißt es: „Energie ist das Brot der Industrie.“ Je weiter Industrie und Technologie entwickelt sind, desto mehr Energie benötigen sie. Es gibt sogar ein spezielles Konzept – „Fortschrittliche Energieentwicklung“. Das bedeutet, dass kein einziges Industrieunternehmen, keine einzige neue Stadt oder auch nur ein Haus gebaut werden kann, bevor die Energiequelle, die sie verbrauchen, identifiziert oder neu geschaffen wurde. Deshalb kann man anhand der Menge der produzierten und genutzten Energie die technische und wirtschaftliche Macht oder einfacher gesagt den Reichtum eines Staates ziemlich genau beurteilen.

Die Energiereserven in der Natur sind enorm. Es wird durch Sonnenstrahlen, Winde und bewegte Wassermassen transportiert und in Holz-, Gas-, Öl- und Kohlevorkommen gespeichert. Die in den Atomkernen der Materie „versiegelte“ Energie ist praktisch unbegrenzt. Allerdings sind nicht alle Formen für den direkten Gebrauch geeignet.

Im Laufe der langen Geschichte der Energie haben sich zahlreiche technische Mittel und Methoden angesammelt, um Energie zu erzeugen und in die für den Menschen benötigten Formen umzuwandeln. Tatsächlich wurde der Mensch erst zum Menschen, als er lernte, thermische Energie zu empfangen und zu nutzen. Das Feuer der Freudenfeuer wurde von den ersten Menschen angezündet, die seine Natur noch nicht verstanden, aber diese Methode zur Umwandlung chemischer Energie in Wärme wurde über Tausende von Jahren erhalten und verbessert.

Die Menschen addierten die Muskelenergie der Tiere zur Energie ihrer eigenen Muskeln und ihres Feuers. Sie erfanden eine Technik, um chemisch gebundenes Wasser aus Ton mithilfe der thermischen Energie des Feuers zu entfernen – Töpferöfen, in denen langlebige Keramikprodukte hergestellt wurden. Von den dabei ablaufenden Vorgängen erfuhr der Mensch natürlich erst Jahrtausende später.

Dann erfanden die Menschen Mühlen – eine Technik zur Umwandlung der Energie von Windströmungen und Wind in die mechanische Energie einer rotierenden Welle. Doch erst mit der Erfindung der Dampfmaschine, des Verbrennungsmotors, der Wasser-, Dampf- und Gasturbine, des elektrischen Generators und Motors standen der Menschheit ausreichend leistungsstarke technische Geräte zur Verfügung. Sie sind in der Lage, natürliche Energie in andere Formen umzuwandeln, die für die Nutzung praktisch sind und große Arbeitsmengen erzeugen. Die Suche nach neuen Energiequellen endete damit nicht: Batterien, Brennstoffzellen, Solarstrom-Energiewandler und bereits Mitte des 20. Jahrhunderts wurden Kernreaktoren erfunden.

Das Problem der Versorgung vieler Sektoren der Weltwirtschaft mit elektrischer Energie, der stetig wachsende Bedarf von mehr als sechs Milliarden Menschen auf der Erde, wird immer dringlicher.

Die Grundlage der modernen Weltenergie sind Wärme- und Wasserkraftwerke. Ihre Entwicklung wird jedoch durch eine Reihe von Faktoren behindert. Die Kosten für Kohle, Öl und Gas, mit denen Wärmekraftwerke betrieben werden, steigen, und die natürlichen Ressourcen dieser Brennstoffarten gehen zurück. Darüber hinaus verfügen viele Länder nicht oder nicht über eigene Treibstoffressourcen. Bei der Stromerzeugung in Wärmekraftwerken werden Schadstoffe in die Atmosphäre freigesetzt. Handelt es sich bei dem Brennstoff zudem um Kohle, insbesondere Braunkohle, die für andere Verwendungszwecke von geringem Wert ist und einen hohen Gehalt an unnötigen Verunreinigungen enthält, erreichen die Emissionen kolossale Ausmaße. Und schließlich verursachen Unfälle in Wärmekraftwerken große Schäden in der Natur, vergleichbar mit den Schäden eines Großbrandes. Im schlimmsten Fall kann ein solcher Brand von einer Explosion begleitet sein, die eine Wolke aus Kohlenstaub oder Ruß erzeugt.

Die Wasserkraftressourcen in Industrieländern sind nahezu vollständig genutzt: Die meisten für den Wasserbau geeigneten Flussabschnitte sind bereits erschlossen. Und welchen Schaden richten Wasserkraftwerke an der Natur an! Wasserkraftwerke emittieren zwar keine Emissionen in die Luft, verursachen jedoch erhebliche Schäden in der Gewässerumwelt. Erstens leiden Fische, weil sie Staudämme nicht überwinden können. An Flüssen, an denen Wasserkraftwerke gebaut werden, insbesondere wenn es mehrere davon gibt – die sogenannten Wasserkraftwerkskaskaden – ändert sich die Wassermenge vor und nach den Staudämmen dramatisch. Riesige Stauseen an Tieflandflüssen treten über und die überschwemmten Gebiete gehen unwiederbringlich für Landwirtschaft, Wälder, Wiesen und menschliche Siedlungen verloren. Bei Unfällen in Wasserkraftwerken entsteht bei einem Durchbruch eines Wasserkraftwerks eine riesige Welle, die alle darunter liegenden Staudämme des Wasserkraftwerks wegfegt. Die meisten dieser Staudämme liegen jedoch in der Nähe von Großstädten mit mehreren hunderttausend Einwohnern.

Ein Ausweg aus dieser Situation wurde in der Entwicklung der Kernenergie gesehen. Ende 1989 waren weltweit mehr als 400 Kernkraftwerke (KKW) gebaut und in Betrieb. Allerdings gelten Kernkraftwerke heute nicht mehr als günstige und umweltfreundliche Energiequelle. Der Brennstoff für Kernkraftwerke ist Uranerz – ein teurer und schwer zu gewinnender Rohstoff, dessen Reserven begrenzt sind. Darüber hinaus sind Bau und Betrieb von Kernkraftwerken mit großen Schwierigkeiten und Kosten verbunden. Nur noch wenige Länder bauen weiterhin neue Atomkraftwerke. Ein gravierendes Hindernis für die weitere Entwicklung der Kernenergie ist das Problem der Umweltverschmutzung. All dies erschwert die Einstellung zur Kernenergie zusätzlich. Zunehmend werden Forderungen laut, ganz auf den Einsatz von Kernbrennstoffen zu verzichten, alle Kernkraftwerke zu schließen und zur Stromerzeugung in Wärmekraftwerken und Wasserkraftwerken zurückzukehren sowie die sogenannten erneuerbaren Energien zu nutzen – kleine oder „nicht traditionell“ – Arten der Energieerzeugung. Zu letzteren zählen vor allem Anlagen und Geräte, die die Energie von Wind, Wasser, Sonne, Erdwärme sowie in Wasser, Luft und Erde enthaltene Wärme nutzen.

Wasserenergie

Seit der Mitte unseres Jahrhunderts begann die Erforschung von Energieressourcen im Zusammenhang mit „erneuerbaren Energiequellen“.

Der Ozean ist eine riesige Batterie und ein Transformator für Sonnenenergie, die in die Energie von Strömungen, Wärme und Wind umgewandelt wird. Gezeitenenergie ist das Ergebnis der Gezeitenkräfte von Mond und Sonne.

Die Energieressourcen der Meere sind von großem Wert, da sie erneuerbar und praktisch unerschöpflich sind. Die Betriebserfahrung bestehender Meeresenergiesysteme zeigt, dass sie der Meeresumwelt keinen nennenswerten Schaden zufügen. Bei der Gestaltung künftiger Meeresenergiesysteme werden deren Umweltauswirkungen sorgfältig berücksichtigt.

Gezeitenkraftwerke

Der Wasserstand an den Meeresküsten ändert sich im Laufe des Tages dreimal. Solche Schwankungen machen sich besonders in Buchten und Mündungen von Flüssen bemerkbar, die ins Meer münden. Die alten Griechen erklärten die Schwankungen des Wasserspiegels mit dem Willen des Herrschers der Meere, Poseidon. Im 18. Jahrhundert Der englische Physiker Isaac Newton hat das Geheimnis der Gezeiten im Meer gelüftet: Riesige Wassermassen in den Weltmeeren werden durch die Gravitationskräfte von Mond und Sonne angetrieben. Alle 6 Stunden 12 Minuten wechselt die Flut auf Ebbe. Die maximale Amplitude der Gezeiten an verschiedenen Orten auf unserem Planeten ist nicht gleich und liegt zwischen 4 und 20 m.

Um ein einfaches Gezeitenkraftwerk (TPP) zu errichten, benötigen Sie ein Becken – eine aufgestaute Bucht oder eine Flussmündung. Der Damm verfügt über Durchlässe und installierte Turbinen. Bei Flut fließt Wasser in das Becken. Wenn der Wasserstand im Becken und im Meer gleich ist, werden die Tore der Durchlässe geschlossen. Mit Beginn der Ebbe sinkt der Wasserspiegel im Meer, und wenn der Druck ausreichend ist, beginnen die daran angeschlossenen Turbinen und Stromgeneratoren zu arbeiten und das Wasser verlässt nach und nach das Becken. Der Bau eines Gezeitenkraftwerks gilt als wirtschaftlich machbar in Gebieten mit Gezeitenschwankungen des Meeresspiegels von mindestens 4 m. Die Auslegungskapazität eines Gezeitenkraftwerks hängt von der Art der Gezeiten in dem Gebiet ab, in dem die Station gebaut wird das Volumen und die Fläche des Gezeitenbeckens, von der Anzahl der im Dammkörper installierten Turbinen...

Alternative Energiequellen- das sind Wind, Sonne, Gezeiten, Biomasse, Geothermie der Erde.

Windmühlen werden seit langem vom Menschen als Energiequelle genutzt. Sie sind jedoch effektiv und nur für kleine Benutzer geeignet. Leider ist der Wind noch nicht in der Lage, Strom in ausreichender Menge bereitzustellen. Solar- und Windenergie haben einen gravierenden Nachteil: vorübergehende Instabilität genau dann, wenn sie am meisten benötigt wird. In diesem Zusammenhang werden Energiespeichersysteme benötigt, damit deren Verbrauch jederzeit möglich ist, es gibt jedoch noch keine wirtschaftlich ausgereifte Technologie zur Erstellung solcher Systeme.

Die ersten Windkraftgeneratoren wurden bereits in den 90er Jahren entwickelt. 19. Jahrhundert in Dänemark, und bis 1910 wurden in diesem Land mehrere hundert kleine Anlagen gebaut. Innerhalb weniger Jahre deckte die dänische Industrie ein Viertel ihres Strombedarfs aus Windgeneratoren. Ihre Gesamtkapazität betrug 150-200 MW.

1982 wurden auf dem chinesischen Markt 1.280 Windkraftanlagen verkauft, 1986 bereits 11.000 und brachten Strom in Gebiete Chinas, die es zuvor noch nie gegeben hatte.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts. In Russland gab es 250.000 Bauernwindmühlen mit einer Leistung von bis zu 1 Million kW. Sie mahlen 2,5 Milliarden Pfund Getreide vor Ort, ohne lange Transportwege. Leider als Ergebnis einer gedankenlosen Haltung gegenüber natürlichen Ressourcen in den 40er Jahren. Im letzten Jahrhundert wurde auf dem Territorium der ehemaligen UdSSR der Großteil der Wind- und Wassermotoren zerstört, und zwar in den 50er Jahren. Sie verschwanden als „rückständige Technologie“ fast vollständig.

Derzeit wird Solarenergie in einigen Ländern hauptsächlich zum Heizen und in sehr geringem Umfang zur Energieerzeugung genutzt. Mittlerweile beträgt die Leistung der Sonnenstrahlung, die die Erde erreicht, 2 x 10 17 W, was mehr als 30.000 Mal höher ist als der derzeitige Energieverbrauch der Menschheit.

Es gibt zwei Hauptoptionen für die Nutzung von Solarenergie: physikalische und biologische. In der physikalischen Version wird Energie durch Sonnenkollektoren, Solarzellen auf Halbleitern gespeichert oder durch ein Spiegelsystem konzentriert. Die biologische Variante nutzt Sonnenenergie, die bei der Photosynthese in der organischen Substanz von Pflanzen (normalerweise Holz) angesammelt wird. Diese Option eignet sich für Länder mit relativ großen Waldreserven. Österreich plant beispielsweise, in den kommenden Jahren bis zu einem Drittel seines Strombedarfs durch die Verbrennung von Holz zu decken. Zu den gleichen Zwecken ist im Vereinigten Königreich geplant, etwa 1 Million Hektar Land, das für die landwirtschaftliche Nutzung ungeeignet ist, mit Wäldern zu bepflanzen. Gepflanzt werden schnell wachsende Arten wie Pappeln, die bereits 3 Jahre nach der Pflanzung geschnitten werden (die Höhe dieses Baumes beträgt ca. 4 m, der Stammdurchmesser beträgt mehr als 6 cm).

Das Problem der Nutzung nicht-traditioneller Energiequellen ist in letzter Zeit besonders relevant geworden. Dies ist zweifellos von Vorteil, obwohl solche Technologien erhebliche Kosten verursachen. Im Februar 1983 nahm das amerikanische Unternehmen Arca Solar das weltweit erste Solarkraftwerk mit einer Leistung von 1 MW in Betrieb. Der Bau solcher Kraftwerke ist eine kostspielige Angelegenheit. Der Bau eines Solarkraftwerks, das etwa 10.000 Haushalte mit Strom versorgen kann (Leistung etwa 10 MW), wird 190 Millionen US-Dollar kosten. Das sind viermal mehr als die Kosten für den Bau eines mit festen Brennstoffen betriebenen Wärmekraftwerks und dementsprechend dreimal mehr als die Kosten für den Bau eines Wasserkraftwerks und eines Kernkraftwerks. Dennoch sind Experten auf dem Gebiet der Solarenergie zuversichtlich, dass mit der Entwicklung der Technologie zur Nutzung von Solarenergie die Preise dafür deutlich sinken werden.

Wind- und Solarenergie sind wahrscheinlich die Zukunft der Energie. Im Jahr 1995 begann Indien mit der Umsetzung eines Programms zur Energieerzeugung durch Windkraft. In den USA beträgt die Kapazität der Windkraftanlagen 1654 MW, in der Europäischen Union 2534 MW, wovon 1000 MW in Deutschland erzeugt werden. Derzeit hat die Windenergie ihre größte Entwicklung in Deutschland, England, Holland, Dänemark und den USA erreicht (allein in Kalifornien gibt es 15.000 Windkraftanlagen). Aus Wind gewonnene Energie kann ständig erneuert werden. Windparks belasten die Umwelt nicht. Mit Hilfe der Windenergie ist es möglich, die entlegensten Winkel der Erde zu elektrifizieren. Beispielsweise sind 1.600 Einwohner der Insel Desirat in Guadeloupe auf Strom angewiesen, der von 20 Windgeneratoren erzeugt wird.

Woher kann man sonst noch Energie gewinnen, ohne die Umwelt zu belasten?

Um die Energie der Gezeiten zu nutzen, werden Gezeitenkraftwerke meist an Flussmündungen oder direkt am Meeresufer errichtet. In einem herkömmlichen Hafenmolen bleiben Löcher, in denen das Wasser frei fließen kann. Jede Welle erhöht den Wasserstand und damit den Druck der in den Löchern verbleibenden Luft. Die durch das obere Loch „herausgedrückte“ Luft treibt die Turbine an. Mit dem Abgang der Welle kommt es zu einer umgekehrten Luftbewegung, die das Vakuum füllen soll, und die Turbine erhält einen neuen Drehimpuls. Laut Experten können solche Kraftwerke bis zu 45 % der Gezeitenenergie nutzen.

Wellenenergie scheint eine recht vielversprechende Form einer neuen Energiequelle zu sein. Beispielsweise fallen für jeden Meter Wellenfront, der Großbritannien auf der Nordatlantikseite umgibt, durchschnittlich 80 kW Energie pro Jahr oder 120.000 GW an. Erhebliche Verluste bei der Verarbeitung und Übertragung dieser Energie sind unvermeidlich und offenbar kann nur ein Drittel davon ins Netz gelangen. Dennoch reicht die verbleibende Menge aus, um ganz Großbritannien zum aktuellen Verbrauch mit Strom zu versorgen.

Wissenschaftler sind auch von der Verwendung von Biogas fasziniert, einem Gemisch aus brennbarem Gas – Methan (60–70 %) und nicht brennbarem Kohlendioxid. Es enthält normalerweise Verunreinigungen - Schwefelwasserstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff. Biogas entsteht durch die anaerobe (sauerstofffreie) Zersetzung organischer Stoffe. Dieser Vorgang kann in der Natur in Tieflandmooren beobachtet werden. Vom Boden von Feuchtgebieten aufsteigende Luftblasen sind Biogas – Methan und seine Derivate.

Der Prozess der Biogaserzeugung kann in zwei Phasen unterteilt werden. Zunächst wird mit Hilfe anaerober Bakterien aus Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten eine Reihe organischer und anorganischer Substanzen gebildet: Säuren (Buttersäure, Propionsäure, Essigsäure), Wasserstoff, Kohlendioxid. In der zweiten Stufe (alkalisch oder Methan) sind Methanbakterien beteiligt, die organische Säuren zerstören und dabei Methan, Kohlendioxid und eine kleine Menge Wasserstoff freisetzen.

Abhängig von der chemischen Zusammensetzung des Rohstoffs werden bei der Fermentation 5 bis 15 Kubikmeter Gas pro Kubikmeter verarbeiteter organischer Substanz freigesetzt.

Biogas kann verbrannt werden, um Häuser zu heizen, Getreide zu trocknen und als Treibstoff für Autos und Traktoren verwendet zu werden. Biogas unterscheidet sich in seiner Zusammensetzung kaum von Erdgas. Darüber hinaus macht der Gärrest bei der Biogaserzeugung etwa die Hälfte der organischen Substanz aus. Es kann zur Herstellung fester Brennstoffe brikettiert werden. Aus wirtschaftlicher Sicht ist dies jedoch nicht sehr rational. Der Gärrest wird am besten als Dünger verwendet.

1 m 3 Biogas entspricht 1 Liter Flüssiggas oder 0,5 Liter hochwertigem Benzin. Die Gewinnung von Biogas bietet technologische Vorteile – Abfallvernichtung und Energievorteile – billigen Kraftstoff.

In Indien werden etwa 1 Million günstige und einfache Anlagen zur Biogasproduktion genutzt, in China sind es über 7 Millionen. Aus ökologischer Sicht hat Biogas enorme Vorteile, da es Brennholz ersetzen und somit Wälder schützen kann Wüstenbildung verhindern. In Europa decken zahlreiche kommunale Kläranlagen ihren Energiebedarf aus dem produzierten Biogas.

Eine weitere alternative Energiequelle sind landwirtschaftliche Rohstoffe: Zuckerrohr, Zuckerrüben, Kartoffeln, Topinambur usw. In einigen Ländern wird daraus durch Fermentation flüssiger Kraftstoff, insbesondere Ethanol, hergestellt. So werden in Brasilien Pflanzenstoffe in solchen Mengen in Ethylalkohol umgewandelt, dass das Land den größten Teil seines Bedarfs an Autotreibstoff deckt. Die für die Massenproduktion von Ethanol benötigten Rohstoffe sind hauptsächlich Zuckerrohr. Zuckerrohr beteiligt sich aktiv am Prozess der Photosynthese und produziert pro Hektar Anbaufläche mehr Energie als andere Nutzpflanzen. Derzeit beträgt die Produktion in Brasilien 8,4 Millionen Tonnen, was 5,6 Millionen Tonnen Benzin höchster Qualität entspricht. In den USA wird Biochol hergestellt – ein Kraftstoff für Autos, der 10 % Ethanol aus Mais enthält.

Aus der Wärme der Erdtiefen kann thermische oder elektrische Energie gewonnen werden. Geothermie ist dort wirtschaftlich, wo sich heißes Wasser nahe der Erdkrustenoberfläche befindet – in Gebieten mit aktiver vulkanischer Aktivität und zahlreichen Geysiren (Kamtschatka, Kurilen, Inseln des japanischen Archipels). Im Gegensatz zu anderen Primärenergieträgern können geothermische Energieträger nicht über Distanzen von mehreren Kilometern transportiert werden. Daher ist die Erdwärme eine typischerweise lokale Energiequelle und die mit ihrem Betrieb verbundenen Arbeiten (Erkundung, Vorbereitung von Bohrstandorten, Bohrungen, Bohrlochtests, Flüssigkeitsaufnahme, Empfang und Übertragung von Energie, Wiederaufladung, Schaffung von Infrastrukturen usw.) erfolgt wie üblich auf relativ kleinem Raum unter Berücksichtigung der örtlichen Gegebenheiten.

Geothermie wird in großem Umfang in den USA, Mexiko und den Philippinen genutzt. Der Anteil der Geothermie am Energiesektor der Philippinen beträgt 19 %, Mexikos – 4 %, der USA (unter Berücksichtigung der Nutzung zum Heizen „direkt“, also ohne Umwandlung in elektrische Energie) – etwa 1 %. Die Gesamtkapazität aller Geothermiekraftwerke in den USA übersteigt 2 Millionen kW. Geothermie versorgt die isländische Hauptstadt Reykjavik mit Wärme. Bereits 1943 wurden dort 32 Brunnen in Tiefen von 440 bis 2400 m gebohrt, durch die Wasser mit einer Temperatur von 60 bis 130 °C an die Oberfläche steigt. Neun dieser Brunnen sind heute noch in Betrieb. In Russland, in Kamtschatka, ist ein Geothermiekraftwerk mit einer Leistung von 11 MW in Betrieb und ein weiteres mit einer Leistung von 200 MW ist im Bau.