Как мы используем энергию?
Каково коммерческое использование энергии?
- Промышленность использует 3%;
- Жилые и коммерческие здания используют 36%; и
- Транспортировка использует 26%.
- 1/2 всей энергии первичного топлива теряется во время преобразования в более полезные формы, при транспортировке или во время использования.
- 2/3 энергии угля при сжигании во время производства электричества, теряется во время теплового преобразования на электростанциях. Другие 10% теряются во время передачи и понижения до домашнего напряжения.
- Природный газ - самое эффективное топливо.
- Только 10% его энергии теряется во время транспортировки и обработки. Обычные газо-сжигающие печи имеют приблизительно 75% эффективности. Печи высокой экономичности могут иметь до 95% эффективности.
Горение угля сопровождается сильным загрязнением воздуха, главным источником кислотных дождей.
Двуокись серы (18 млн тонн)
Окиси Азота (5 млн тонн)
Макрочастицы (4 млн тонн)
Углеводороды (600 тысяч тонн)
Углекислый газ (1 триллион тонн)
Доказанных угольных запасов должно хватить ~ на 200 лет.
Добыча и использование нефти
Страны Ближнего Востока контролтруют 2/3 всех доказанных на месте запасов нефти. Саудовская Аравия имеет наибольшие запасы.
США уже израсходовали ~ 40% своих природных нефтяных ресурсов.
При сгорании нефти происходит существенное загрязнение воздуха.
Нефтяные разработки вызывают загрязнение почвы и воды.
Часто нефть содержит высокий уровень серы. Сера является коррозийной, так что необходимо избавиться от серы прежде, чем нефть будет отправлена на рынок.
Нефть, прежде всего, используется для транспортировки, обеспечивая > 90% энергии транспортировки.
Ресурсы и доказанные запасы на 2000 год - 650 млрд баррелей. 800 млрд баррелей остается не обнаруженными или в настоящее время не могут быть добыты.
1 баррель ~ 160 литров
Потребление природного газа
- Доказанные мировые запасы и ресурсы природного газа равны 90.8 триллиона кубических метров. Это равняется 60-летней поставке по существующим нормам использования.
- Природный газ производит только половину количества CO2, производимого эквивалентным количеством угля.
- Проблемы: затрудненная транспортировка через океаны, сохранение в больших количествах.
Запасы нефти и газа в Казахстане:
Нефть ~ 3 миллиарда тонн
газ ~ 2 триллиона кубических метров.
Два главных месторождения нефти (~1/2 запасов):
1 - Тенгиз: площадь - 565 км2, > 1 млрд тонн нефти и 0.6 триллиона m3 легких углеводородов (включая бензин)
2 - Кашаган: 80 км от Атырау
Трудностеи: оффшорное местоположение (замораживающееся зимой), высокое давление формирования, высокое содержание H2S в нефти.
Главное газовое месторождение: Карачаганак, около Аксая: 1.35 триллиона m3 газа, > 200 млн тонн нефти и газового конденсата.
Управление радиоактивными отходами.
Производство 1 000 тонн топлива урана производится 100 000 тонн хвостов и 3.5 млн литров жидких отходов.
В настоящее время около 200 миллионов тонн радиоактивных отходов существуют в отвалах вокруг шахт и предприятий по переработке в США
Приблизительно 100000 тонн отходов с низким уровнем урана и приблизительно 15000 тонн отходов с высоким уровнем урана пропадают впустую в США.
За последние 20 лет произведенные топливные отходы были сохранены в глубоководных водоемах при электростанциях (подготовленных в качестве временной меры).
Многие внутренние водоемы в настоящее время заполнены и многие заводы хранят ядерные отходы в металлических сухих бочках снаружи.
Большой проблемой, связанной с ядерной энергией, является избавление от отходов, произведенных во время выработки, производства топлива, и операций в реакторах.
Американское Министерство энергетики проводит постройку склада по сохранению высокоуровневых отходов возле Горы Юкки в Неваде. Его стоимость составляет $10-35 миллиардов, и время ввода - 2010.
Это позволит правительству контролировать и восстанавливать сохраненный уран.
Большинство населения Земли, проживающего в Китае, Индии и других развивающихся странах, разумно требует прав на получение преимуществ от современной цивилизации. Эти люди хотят жить в современных зданиях, иметь лучшие приемы пищи, автомобили и лучшее здравоохранение. Экономическая глобализация приводит к созданию большего количества рабочих мест, постройке фабрик в любой стране с достаточно компетентными и скромными рабочими. Это означает, что использование природных ресурсов и сопровождающее использование энергии будут увеличиваться еще быстрее, чем будет увеличиваться население Земли. При скорости удвоения населения в течение 1990-2050 гг., доход на душу увеличится в 2,4 раза, что основано на оценках экспертов ООН, использование энергии - в 2,6 раза, использование воды - в 1,5 раза. Общий произведенный продукт в мире должен увеличиться в 4,5 раза за этот период.
Вопросы для обсуждения:
1. Что такое биосфера? Каковы компоненты и пределы биосферы?
2. Определите функции живого компонента. Приведите примеры.
3. Какие механизмы поддерживают стабильность биосферы?
4. Что такое биогеохимический цикл? Приведите примеры.
5. Назовите два главных процесса, вовлеченных в цикл кислорода-углерода?
6. Опишите три пути, которыми нитраты становятся доступными для экосистемы.
7. Дайте отличия возобновляемых и невозобновляемых ресурсов.
Критические размышления (Напишите эссе):
1. Так как топливо образовалось из отмершего органического материала, почему оно не рассматривается как невозобновляемый ресурс?
2. Почему увеличенное потребление топлива и уменьшение площади лесов влияют на цикл кислорода-углерода?
3. Какие абиотические факторы должны влиять на скорость оборота азота?
4. Объясните, почему фермеры часто выращивают сою или другие бобовые на полях после того, как выращивали зерновые.
5. Дайте доказательство, что разнообразие видов влияет на стабильность экосистем. Есть ли доказательства против этой идеи? Что это?