17-07-2023
Использование эне́ргии является основой развития человеческого общества и позволяет ему изменять окружающую среду. В индустриальном обществе разработка энергетических ресурсов стала одинаково необходимой для сельского хозяйства, транспорта, переработки отходов, развития информационных технологий и телекоммуникаций, которые являются признаками развитого общества. С другой стороны, рост потребления энергии в результате индустриальной революции оказался причиной множества серьёзных проблем, некоторые из которых (например, глобальное потепление) могут представлять большую опасность для всего мира.
Когда речь идет об обществе, слово энергия используется в качестве синонима энергетическим ресурсам, и чаще всего относится к таким понятиям, как топливо, нефтепродукты и электричество. Это источники полезной энергии, т. е. они могут легко быть преобразованы в другие формы энергии, полезные для выполнения конкретных задач. Такое отличие понятия от энергии в физическом смысле иногда может стать причиной недопонимания, поскольку энергетические ресурсы не сохраняются подобно энергии в физике. Фактическое содержание энергии не изменяется, однако когда она преобразуется, например в тепло, она становится менее полезной для общества, и говорят, что энергия была использована.
Когда используются такие фразы, как "энергетический кризис" и "нужно экономить энергию", может показаться, что их смысл противоречит закону сохранения энергии в физике. Для экономии энергии необходимо прилагать дополнительные усилия, чтобы сохранять доступные энергетические ресурсы.
Содержание |
Производство и потребление энергии неразрывно связаны с мировой экономикой. Для выполнения любой экономической деятельности необходима энергия: для производства товаров, их транспортировки, для питания компьютеров и другой техники. Рост экономики всегда связан с увеличением производительности труда, а увеличение производительности, как правило, с использованием новых автоматизированных средств производства, которым для работы необходима такая форма энергии как электричество.
Многие исследователи видят неразрывную связь роста производства с ростом энергопотребления.[1] Однако эта связь не является неразрывной. Многие правительства рассматривают повышение эффективности энергопотребления, а значит и снижение зависимости от энергии, как важное направление экономической политики.
Понятие энергетического кризиса появилось в 1973 году, когда ОПЕК, Организация стран-экспортеров нефти, наложили эмбарго на поставки нефти в США, в результате чего очереди на заправках Соединенных Штатов иногда достигали нескольких километров, а цена на нефть поднялась с 3 до 11 долларов к январю 1974 года. Ответом на это стал предложенный президентом Ричардом Никсоном "Проект Независимость". По словам Никсона, "к концу этого десятилетия, в 1980 году, Соединенные Штаты не будут зависеть от любой другой страны для получения энергии для наших работ, отопления наших домов и для движения нашего транспорта". В 1977 году, президент Джимми Картер назвал борьбу за энергетическую независимость "моральным эквивалентом войны", и поставил ее одним из первых пунктов в списке государственных приоритетов. Борьбу за энергетическую независимость остановил президент Рональд Рейган, когда в 1980-м году он отказал в финансировании разработок альтернативных источников энергии. Однако фраза "энергетическая независимость" твердо вошла в оборот многих языков.
Страхи нового энергетического кризиса основываются на концепции пика нефти и нового осознания того, что Индия и Китай стремятся такому же уровню жизни, как и у Северной Америки, Европы или Японии.
Потребление энергетических ресурсов (например, работающая лампочка) увеличивает загрязнение воздуха и воды. Многие электростанции для выработки электричества сжигают уголь, нефть или природный газ, в процессе вырабатывая двуокись углерода (CO2), двуокись и трехоксид серы (SOx) и оксиды азота (NOx). Двуокись углерода (углекислый газ) является парниковым газом, частично ответственным за ускорение процесса глобального потепления, особенно заметного если сравнивать температурные записи XIX века с температурой нескольких тысяч лет до этого, которую можно узнать с помощью анализа арктических льдов.
В результате сжигания ископаемых горючих для выработки электроэнергии в атмосферу также выбрасываются находящиеся в них металлы (бериллий, кадмий, хром, медь, марганец, ртуть, никель, серебро), которые также являются загрязнителями. Благодаря тому, что возобновляемые источники энергии гораздо меньше загрязняют окружающую среду, они могут стать основой более чистой энергетики будущего.[2] Такие возобновляемые ресурсы, как биотопливо, солнечную энергию, энергию приливов, ветряные турбины, гидроэлектрика и т.д. могут служить для выработки энергии. Тем не менее, некоторые природозащитные организации указывают на то, что использование даже самых чистых источников энергии оказывает негативное влияние на окружающую среду. Так, невозможно избежать загрязнений в процессе производства и утилизации оборудования, необходимого для получения электроэнергии. Но и сторонники, и противники альтернативных источников энергии соглашаются в том, что наиболее эффективный способ защиты окружающей среды от постоянно возрастающего производства энергии, это энергосбережение.
С увеличением потребности в энергии, общество все лучше понимает, что доступных на сегодняшний день источников не достаточно, чтобы обеспечить потребности в будущем. Поэтому существует срочная необходимость поиска новых источников энергии, включая разработку новых месторождений нефти и газа или использование мало развитых или неисследованных способов получения энергии.
В настоящее время наиболее перспективными считаются исследования в области термоядерного синтеза, позволяющего получать огромное количество "чистой" энергии практически из воды, что делает этот источник неисчерпаемым (запасов тяжелой воды для синтеза на земле хватит на много тысяч лет). Предлагаются также новые способы хранения энергии. Например, для дальних космических полетов необходимы небольшие и мощные источники энергии, и таким источником может стать аннигиляция материи.[3] Однако, в наше время ещё не найдено способа производства антиматерии в сколь угодно значимом количестве и его хранения. Другим перспективным способом хранения энергии является искусственный фотосинтез, процесс преобразования углекислого газа в полезное горючее. Однако по своей сути, это лишь ещё один способ применения солнечной энергии.
Поскольку стоимость энергии в наше время является значимым экономическим фактором, управление энергетическими ресурсами становится одним из ключевых направлений увеличения производительности. Задача энергетического управления заключается в использовании доступных энергетических ресурсов более эффективно с наименьшими дополнительными затратами. Зачастую удается уменьшить потребление электроэнергии без привлечения новых технологий, за счет лишь методов управления.[4] Чаще всего энергетическое управление заключается в поиске более эффективных способов использования энергии, например, за счет минимизации неиспользуемых мощностей и приведение к соответствию выработки энергии с необходимыми энергетическими затратами.
Поскольку энергия играют важнейшую роль в функционировании индустриального общества, контроль над энергетическими ресурсами оказывает постоянно возрастающее влияние на политику. На национальном уровне, правительства пытаются контролировать на распределение ресурсов в обществе посредством цен, а также контролируют право собственности на энергоресурсы. Они также могут оказывать влияние на использование энергии бизнесом для решения экологических проблем.
Одним из недавних политических споров касательно энергоресурсов стала война в Ираке. Некоторые аналитики считают, что скрытой причиной иракских конфликтов как в 1991, так и в 2003 годах, является стремление стратегического контроля над источниками энергетических ресурсов.[5] Однако противники этого мнения указывают на то, что, согласно оценкам экспертов, США потратили $336 миллиардов на войну в Ираке,[6] однако импорт нефти в США в 2004 году оценивается около $25 миллиардов[7]
Производство энергии для покрытия нужд общества является одной из важнейших потребностей современной экономики, и в этом направлении работает огромное количество людей. Большинство из них заняты в области увеличения количества производимой электроэнергии и нефти. В то же время разрабатываются новые методы получения полезной энергии из доступных ресурсов. Одним из направлений таких исследований является добыча из воды водородного топлива. Хотя в результате использования водорода не выделяется загрязняющих веществ, для его производства требуются значительные энергозатраты, а существующие технологии выделения водорода не очень эффективны. В этой области одним из перспективных направлений является ферментное разложение биомассы.[8].
Также появляются новые способы использования уже применяемых ресурсов. Так, преобразование ископаемого угля в газ или жидкость получает все большее распространение благодаря преимущественного удобства транспортировки, а также понимания того, что запасы нефти могут иссякнуть в ближайшее время. Также смотри альтернативные источники энергии.
Любому обществу необходимо обеспечивать транспортировку материалов и продуктов на некоторое расстояние, чему обычно противодействует сила трения. Поскольку приложение силы на протяжении какого-то расстояния требует источника полезной энергии, такие источники оказываются очень ценными для общества.
Энергоресурсы являются необходимой составляющей любого вида транспорта, однако транспортировка самих ресурсов оказывается не менее важной. Чаще всего, источники энергетических ресурсов находятся на значительном расстоянии от места их использования, поэтому всегда стоит вопрос об их эффективном перемещении. Некоторые энергоресурсы, например жидкие или газообразные топлива, могут быть транспортированы на танкерах или по трубопроводам. Для передачи электричества необходима сеть линий электропередачи. Над созданием более безопасных и дешевых способов транспортировки энергоресурсов постоянно работают ученные, инженеры, политики и экономисты.
С тех пор, как человечество открыло различные источники энергии в природе, оно постоянно изобретало новые приспособления для ее использования, известные как машины, чтобы сделать жизнь более удобной. Так, хотя первобытные люди и умели употреблять огонь для приготовления пищи, современные газовые плиты и микроволновые печи позволяют использовать энергию для одной конкретной цели многими различными способами. То же самое наблюдается и в других областях жизнедеятельности человека.
Энергия (общество).
