Cân bằng nhiên liệu và năng lượng: mô tả, cấu trúc và tính năng

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Sự thịnh vượng và thịnh vượng của nền văn minh nhân loại phụ thuộc vào sự sẵn có của các nguồn năng lượng đầy đủ. Việc tìm kiếm các loại nhiên liệu thay thế dường như là con đường hợp lý nhất về phía trước. Tuy nhiên, có tính đến những triển vọng mơ hồ của các nguồn năng lượng phi truyền thống, vấn đề tiêu thụ hợp lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên sẵn có có tầm quan trọng đặc biệt. Mọi quốc gia đều phải đối mặt với thách thức này.

Khái niệm chung

Cân bằng nhiên liệu và năng lượng là một trong những vấn đề cấp bách nhất của thế giới hiện đại. Sự gia tăng dân số thế giới và sự phát triển của các công nghệ công nghiệp đang khiến lượng tiêu thụ khoáng sản tăng nhanh. Khả năng không tái tạo của tài nguyên thiên nhiên và nguồn cung hạn chế của chúng là nguyên nhân đáng lo ngại. Cân bằng năng lượng là tỷ lệ giữa sản xuất và tiêu thụ các nhiên liệu như dầu mỏ, than đá,khí đốt, than bùn, đá phiến dầu và củi.

Trong suốt thế kỷ 20, việc tiêu thụ các nguồn tài nguyên này đã tăng khoảng 15 lần. Theo các nhà nghiên cứu, tổng mức tiêu thụ năng lượng nhiệt trong vài thập kỷ qua đã vượt quá khối lượng được nhân loại sử dụng trong toàn bộ thời kỳ lịch sử trước đó. Sự phát triển của khoa học công nghệ đã làm thay đổi cơ cấu cân đối. Tiến bộ trong ngành công nghiệp đã dẫn đến sự gia tăng mạnh mẽ trong việc phát triển các mỏ khoáng sản mới, cũng như sự xuất hiện của các loại nhiên liệu độc đáo.

Cấu trúc

Hiện nay, tỷ trọng dầu mỏ trong tổng tiêu thụ nhiệt năng trên thế giới là 40%. Một vai trò kém quan trọng hơn là than đá, cung cấp 27% nhu cầu của nền văn minh nhân loại về nhiên liệu. Tỷ trọng khí đốt tự nhiên không vượt quá 23%. Các yếu tố nhỏ nhất của sự cân bằng năng lượng là năng lượng mặt trời, gió và năng lượng hạt nhân. Thị phần của họ chỉ chiếm 10% tổng lượng nhiên liệu tiêu thụ trên thế giới.

Cấu trúc của hỗn hợp năng lượng khác nhau giữa các quốc gia. Lý do của sự không đồng nhất của bức tranh toàn cầu nằm ở những đặc thù về vị trí địa lý và trình độ phát triển công nghiệp của các quốc gia. Trong nửa sau của thế kỷ 20, tỷ trọng của dầu mỏ trong cán cân năng lượng đã tăng lên nhanh chóng. Vào cuối thế kỷ này, ở các nước công nghiệp phát triển, tỷ lệ thay đổi theo hướng có lợi cho khí đốt tự nhiên và than đá.

Nguồn độc đáo

Sự phân bố không đều các mỏ hydrocacbon trên toàn cầubuộc nhiều bang phải tìm kiếm những cách thay thế để đáp ứng nhu cầu của họ về các nguồn năng lượng. Nhiệm vụ này gắn liền với những khó khăn nhất định. Khả năng sử dụng năng lượng mặt trời phần lớn phụ thuộc vào vị trí địa lý. Các nhà máy điện hạt nhân gây nguy hiểm nghiêm trọng cho dân cư và môi trường. Tai nạn tại các cơ sở như vậy dẫn đến hậu quả thảm khốc.

Cân bằng năng lượng ở Nga

Ở Liên bang Nga, do đặc điểm khí hậu, nhu cầu tiêu thụ nhiên liệu cao để cung cấp nhiệt trong mùa đông. Cấu trúc của sự cân bằng năng lượng bị chi phối bởi khí tự nhiên. Thị phần của nó là 55%. Dầu mỏ đứng ở vị trí thứ hai. Mặc dù thực tế rằng Nga là một trong những nhà cung cấp "vàng đen" lớn nhất thế giới, tỷ trọng của loại nhiên liệu này trong cán cân năng lượng của nước này chỉ là 21%. Ở vị trí thứ ba là than, cung cấp 17% tổng lượng nhiệt. Các nhà máy thủy điện và năng lượng hạt nhân không có tầm quan trọng chiến lược đối với nền kinh tế đất nước. Họ đóng góp tối thiểu, không quá vài phần trăm.

Hiệu quả

Cần lưu ý sự thay đổi dần dần cán cân năng lượng trong quá trình chuyển đổi nền kinh tế. Trong nửa sau của thế kỷ 20, vai trò thống trị thuộc về than đá và dầu mỏ. Vào đầu thiên niên kỷ mới, vị trí dẫn đầu thuộc về khí đốt tự nhiên. Theo các nhà nghiên cứu, mức tiêu thụ của nó ở Nga không đủ hiệu quả. Hệ số hữu íchsản lượng điện bằng tuabin khí tự nhiên khoảng 30%. Nguyên nhân của tỷ lệ này thấp là do thiết bị lạc hậu cần được nâng cấp.

Quốc gia khác

Sự cân bằng năng lượng toàn cầu được đặc trưng bởi mức tiêu thụ nhiên liệu không đồng đều ở các khu vực khác nhau trên thế giới. Các quốc gia đi đầu trong việc tiêu thụ tài nguyên nhiên liệu là Mỹ, Trung Quốc và Nga. Chúng sử dụng khoảng 40% năng lượng được tạo ra trên toàn thế giới. Mức chi phí nhiên liệu cao rơi vào tỷ lệ các quốc gia nằm ở vĩ độ phía bắc.

Trong thế kỷ qua, số lượng nguồn năng lượng sẵn có đã tăng từ hai lên sáu. Một mô hình thú vị là hiện nay không có công ty nào đánh mất tầm quan trọng chiến lược của nó trong nền kinh tế toàn cầu. Các nguồn năng lượng được biết đến từ lâu đã chuyển sang loại năng lượng truyền thống, nhưng vẫn tiếp tục chiếm một vị trí quan trọng trong cấu trúc của cân bằng nhiên liệu. Các dự báo phân tích không xem xét khả năng bị loại trừ hoàn toàn khỏi số lượng các nguồn lực đóng vai trò là cơ sở của nền kinh tế. Các dự báo chỉ đề cập đến những thay đổi về tỷ trọng tương lai của các nguồn năng lượng truyền thống trong cơ cấu tiêu thụ. Nhiều nhà phân tích cho rằng các nguồn tài nguyên thiên nhiên như than và khí đốt sẽ vẫn dẫn đầu trong những thập kỷ tới.

Nhà máy điện hạt nhân

Một số quốc gia đã quyết định ưu tiên phát triển điện hạt nhân. Ví dụ như Pháp và Nhật Bản. Họ đã đạt được một sự thay đổi đáng kể trong cấu trúc của sự cân bằng năng lượng của các trạng thái của họ. Pháp và Nhật Bản đã cố gắng giảm thiểu đáng kể vai trò của dầu mỏ. Việc thay thế các hydrocacbon bằng năng lượng hạt nhân đã có tác dụng có lợi đối với tình hình sinh thái. Tuy nhiên, sự hiện diện của các nhà máy điện hạt nhân đã tạo ra một mối nguy hiểm tiềm tàng, thực tế mà người dân Nhật Bản đã bị thuyết phục sau thảm họa ở Fukushima.

Triển vọng

Sự cạn kiệt ước tính của nguồn dự trữ năng lượng trên thế giới thường là chủ đề của các cuộc tranh luận sôi nổi. Những dự báo bi quan về sự bùng nổ sắp xảy ra của tình trạng thiếu nhiên liệu hóa thạch trên toàn cầu dựa trên một thực tế không thể chối cãi - tính không thể tái tạo của các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Theo các chuyên gia, nếu duy trì sản lượng khai thác dầu như hiện nay, trữ lượng "vàng đen" trên hành tinh có thể cạn kiệt trong vòng 30-50 năm tới. Tình hình càng trở nên trầm trọng hơn do các công ty hydrocacbon thích đầu tư lợi nhuận của họ vào các dự án có khả năng hoàn vốn nhanh hơn là chi tiêu cho hoạt động thăm dò tài chính.

Thông tin về trữ lượng khí đốt tự nhiên trên thế giới mang lại một số lý do cho sự lạc quan. Theo các chuyên gia, lượng tiền gửi thăm dò của tàu sân bay năng lượng này sẽ đủ cho 50-70 năm tới. Nga nổi bật trong số các quốc gia khác với trữ lượng khí đốt tự nhiên khổng lồ. Tiền gửi của nó trên bán đảo Yamal được các chuyên gia ước tính là 100 nghìn tỷ m3.

Trữ lượng than tập trung ở Trung Quốc, Mỹ và Nga. Dự trữ toàn cầu của nó là15 nghìn tỷ tấn. Tuy nhiên, chỉ một số loại than luyện cốc được sử dụng cho mục đích công nghiệp, được khai thác với số lượng hạn chế.

Dự trữ nhiên liệu hóa thạch trên toàn cầu là rất lớn, nhưng không phải là vô tận. Các thế hệ tương lai sẽ phải tìm ra một giải pháp lâu dài cho vấn đề năng lượng.