К неисчерпаемым ресурсам относятся: К неисчерпаемым ресурсам относятся…? 🤓 [Есть ответ]

Источники, из которых извлекается ценность или выгода, называются ресурсами .Это могут быть материалы, услуги, активы, знания и т. Д. Примеры: рабочая сила, земля, транспорт, вода, финансы, технологии и так далее.

Некоторые ресурсы являются естественными, а другие — искусственными. Для существования природных ресурсов не требуется участия человека. То есть они не существуют в результате действий человечества. Примеры — уголь, окаменелости, известняк, вода, солнечная энергия, биотопливо и многое другое.

Некоторые из природных ресурсов могут быть исчерпаны, в то время как другие считаются неисчерпаемыми.

Что означает «Неиссякаемый»? Согласно словарю Merriam Webster , «неиссякаемый» просто означает «что-то, что не может быть израсходовано» или «что-то, что не может быть утомленным или изнашиваемым».

Ключевые моменты: Ресурсы — это источники, из которых извлекается ценность или выгода. Примеры ресурсов: рабочая сила, земля, транспорт, вода, финансы, уголь, воздух и т. Д. Неисчерпаемый означает то, что не может быть использовано или истощено.

Неисчерпаемые ресурсы — это ресурсы, которые, как считается, существуют в неограниченном количестве и которые невозможно исчерпать, даже если человечество использует их. Другими словами, очень маловероятно, что неисчерпаемые ресурсы когда-либо закончатся или будут исчерпаны при любых условиях использования. Примеры — солнечная, ветровая, водная, геотермальная и т. Д.

Только один ресурс действительно неограничен; ничего.

Неисчерпаемые ресурсы, также называемые возобновляемыми ресурсами. Но не все возобновляемые ресурсы неисчерпаемы. Вы увидите объяснение этого в конце поста.

А теперь взгляните на примеры неисчерпаемых ресурсов и на то, почему они считаются неисчерпаемыми.

Ключевые моменты: Неиссякаемые ресурсы — это ресурсы, которые нельзя исчерпать или истощить даже при большой эксплуатации со стороны человечества.

• Солнечная энергия: Солнце вырабатывает солнечную энергию.Солнце производит его каждый день без остановки и не показывает никаких признаков истощения. Это один из природных ресурсов, который использовался с незапамятных времен, но все еще выглядит недостаточно используемым. Как бы мы ни использовали солнечную энергию, ее невозможно исчерпать. Пока солнце не перестанет существовать, всегда будет генерироваться солнечная энергия.
• Ветер : Когда есть разница в атмосферном давлении, это приводит к перемещению воздуха из области высокого давления в нижнюю область и, в свою очередь, приводит к ветру.По сути, ветер — это огромное объемное движение воздуха. Исходя из всех теоретических указаний, мы не можем выпустить или закончить воздух.
• Вода: Это основная необходимость для всего живого. Считается, что он занимает около 70 процентов поверхности Земли и встречается в реках, океанах, морях и т. Д. И он не исчерпаем, потому что сумма не меняется. По мере использования он во многих случаях перерабатывается для повторного использования.
• Геотермальная энергия: Эта энергия поступает из тепла, вырабатываемого ядром Земли.Эта энергия перестанет существовать, только если не будет земли.
• Океанские волны и приливы: Океан — это водоем, который производит волны и приливы. Приливы — это результат движения Земли и силы тяжести Луны, а волны — результат ветра, пересекающего океан. Они мало используются в качестве других ресурсов и не могут быть исчерпаны.
• Атмосфера: Это слои газа, окружающие планеты. Атмосфера Земли препятствует попаданию потенциально вредных солнечных лучей на Землю.Нет никаких указаний на то, что он может быть исчерпан, но его качество может снизиться.

Солнечная энергия — это высший неисчерпаемый ресурс, потому что она является функцией большинства неиссякаемых источников энергии, таких как ветер, вода, геотермальная энергия и т. Д. Таким образом, пока существует солнце, будут существовать другие неиссякаемые источники энергии.

Количество и качество этих неисчерпаемых ресурсов варьируется на поверхности земли. И у них так много применений.

Ключевые моменты: Примеры неисчерпаемых ресурсов: солнце, ветер, геотермальные источники, вода, океанские волны и приливы, а также атмосфера.

• Производство электроэнергии: Энергия ветра, воды и солнца может использоваться для производства электроэнергии. Солнечная энергия может быть преобразована в электричество с помощью солнечных батарей; ветер через ветряные турбины также может вырабатывать электроэнергию; и вода может использоваться на гидроэлектростанциях для выработки электроэнергии. Вода в океанах также делает возможными приливы и волны. И из этих волн и приливов можно вырабатывать электричество.
• Транспорт: В настоящее время солнечная энергия используется для питания поездов и других транспортных средств. Он предполагает использование солнечных панелей и батарей без потребности в газе или топливе. И они называются автомобилями на солнечных батареях, поездами и так далее. Кроме того, вода используется как средство передвижения на лодках, кораблях и каноэ.
• Сельскохозяйственное назначение: Пресная вода и солнечная энергия очень важны для роста растений и животных. Это одни из основных требований для фотосинтеза.И именно этот фотосинтез приводит к высвобождению кислорода, который необходим человеку.
• Внутреннее назначение: Считается, что более 70% поверхности Земли занято водой, менее 1% — это пресная вода. Люди могут использовать пресную воду в бытовых целях. Некоторые виды домашнего использования пресной воды — это купание, стирка одежды, приготовление пищи и многое другое. Однако его доступность варьируется в зависимости от земной поверхности.
• Перекачивание воды: Ветровые турбины могут использоваться непосредственно для перекачивания воды для бытовых или сельскохозяйственных нужд.Кроме того, солнечная энергия, за счет использования солнечных батарей, может использоваться для перекачивания воды.

Ключевые моменты: Неиссякаемые ресурсы могут быть использованы для производства электроэнергии, транспортировки, бытовых и сельскохозяйственных целей.

Не все возобновляемых ресурсов неисчерпаемы.

Неисчерпаемые ресурсы никогда не могут быть исчерпаны или истощены при любых условиях использования, в то время как некоторые возобновляемые ресурсы могут быть исчерпаны, но легко восполнены.

То есть возобновляемые ресурсы могут быть исчерпаны, если их использовать больше, чем поставлять, в то время как неиссякаемые ресурсы будут непрерывно поставляться даже при непрерывном использовании.

Например, солнце и ветер — неиссякаемые ресурсы, а древесина — только возобновляемые.

Итак, все неисчерпаемые ресурсы можно назвать возобновляемыми, но не все возобновляемые ресурсы можно назвать неисчерпаемыми.

Ключевые моменты: Некоторые возобновляемые ресурсы могут быть исчерпаны, но восполнены, в то время как все неиссякаемые ресурсы не могут быть исчерпаны ни при каких обстоятельствах.

Нет, не все возобновляемые ресурсы неисчерпаемы. Например, древесина возобновима, но не неисчерпаема.

Гидроэнергетика является возобновляемой и неисчерпаемой. Гидроэнергетика использует энергию воды для производства электроэнергии.
Вода не исчерпывается, и ее тоже можно возобновить.

Примечание. Вода считается возобновляемой, потому что она не является невозобновляемой. Количество воды на Земле остается прежним. Таким образом, оно фактически не пополняется.

Да, неиссякаемый. Геотермальная энергия получается за счет тепла, вырабатываемого ядрами Земли. Ядра постоянно производят это тепло. Пока существует ядро ​​Земли, геотермальная энергия не может быть исчерпана.

Уголь неисчерпаем.Уголь — это ресурс, который ограничен и в конечном итоге будет исчерпан.

Да, воздух — неиссякаемый ресурс. Он содержит различные газы и частицы, которые невозможно истощить.

Возобновляемые, невозобновляемые и неисчерпаемые ресурсы

Индустриальное общество зависит от энергии для своего дальнейшего существования. В начале 21 века большая часть этой энергии поступает из невозобновляемых источников, в первую очередь из ископаемого топлива.Исследователи предпринимают серьезные попытки повысить производительность возобновляемых и неисчерпаемых источников энергии, которые можно использовать вместо ископаемого топлива.

Энергия

Хотя термин «энергия» чаще всего используется для обозначения электричества, ископаемого топлива и других технологий, на самом деле энергия той или иной формы используется всякий раз, когда присутствует жизнь. Люди создают и используют энергию, принимая пищу и выполняя работу. Максимально повышая эффективность источников энергии, люди могут уменьшить количество требуемых ресурсов и уменьшить загрязнение окружающей среды для удовлетворения своих потребностей.Уменьшение потребностей и экономия энергии — наиболее эффективные способы уменьшить количество энергии, требуемой обществом.

Возобновляемые источники энергии

Возобновляемые источники энергии включают в себя все источники, которые могут обеспечивать энергию без истощения, при условии, что они не используются быстрее, чем они могут быть регенерированы. Древесина представляет собой возобновляемый источник энергии, но только в том случае, если она используется со скоростью, равной или меньшей, чем скорость ее регенерации. Другие растущие растения, такие как конопля, кукуруза и солома, можно использовать для создания энергии из биомассы, а затем снова выращивать в следующем году.

Невозобновляемые источники энергии

Невозобновляемые источники энергии существуют ограниченно. Главные из них — нефть, природный газ, уголь и уран для атомной энергетики. Хотя теоретически первые три вещества будут регенерироваться посредством тех же геологических процессов, которые создали ресурсы, существующие сейчас, этот процесс займет миллионы лет и, следовательно, не имеет отношения к текущим потребностям общества. Ископаемые виды топлива используются в миллионы раз быстрее, чем они производились, что делает их невозобновляемыми для всех практических целей.Это серьезная проблема, потому что инфраструктура индустриального общества полностью зависит от нефти и ее производных.

Неисчерпаемые источники энергии

Ветровая, солнечная и гидроэлектрическая энергия обеспечивают энергию за счет солнечного света, движения и испарения воздуха (в виде воды, которая поднимается из океана, падает на сушу, попадает в реки и впоследствии проходит через турбины в плотинах) . Эти процессы будут продолжаться до тех пор, пока на планете Земля будет погода, а это значит, что с их помощью можно будет получать энергию вечно.Энергия, получаемая с помощью геотермальных технологий, также по сути неисчерпаема, потому что она использует тепло ядра планеты. Неисчерпаемые источники энергии отличаются от возобновляемых источников энергии тем, что они не будут использоваться ни при каких условиях.

Невозобновляемые ресурсы | Национальное географическое общество

Возобновляемые и невозобновляемые ресурсы — это источники энергии, которые человеческое общество использует для повседневной работы. Разница между этими двумя типами ресурсов заключается в том, что возобновляемые ресурсы могут естественным образом восполняться, а невозобновляемые ресурсы — нет.Это означает, что невозобновляемые ресурсы ограничены в предложении и не могут использоваться устойчиво.

Существует четыре основных типа невозобновляемых ресурсов: нефть, природный газ, уголь и ядерная энергия. Нефть, природный газ и уголь вместе называются ископаемым топливом. Ископаемое топливо образовывалось на Земле из мертвых растений и животных в течение миллионов лет — отсюда и название «ископаемое» топливо. Они находятся в подземных слоях горных пород и отложений. Давление и тепло работали вместе, превращая останки растений и животных в сырую нефть (также известную как нефть), уголь и природный газ.

Растения и животные, которые стали ископаемыми видами топлива, жили в период, называемый каменноугольным периодом, примерно от 300 до 360 миллионов лет назад. Энергия в останках растений и животных изначально исходила от Солнца; в процессе фотосинтеза в тканях растений накапливается солнечная энергия, которую животные затем потребляют, добавляя энергию своему телу. Когда ископаемое топливо сжигается, эта захваченная энергия высвобождается.

Сырая нефть — это жидкое ископаемое топливо, которое в основном используется для производства бензина и дизельного топлива для транспортных средств, а также для производства пластмасс.Он находится в породах под поверхностью Земли и выкачивается из скважин.

Природный газ широко используется для приготовления пищи и отопления домов. Он состоит в основном из метана и находится рядом с нефтяными месторождениями под поверхностью Земли. Природный газ можно откачивать через те же скважины, которые используются для добычи сырой нефти.

Уголь — твердое ископаемое топливо, которое используется для отопления домов и производства электростанций. Он находится в окаменелых болотах, которые были погребены под слоями наносов.Поскольку уголь твердый, его нельзя добывать так же, как сырую нефть или природный газ; его нужно выкопать из земли.

Ядерная энергия происходит из радиоактивных элементов, в основном урана, который извлекается из добытой руды и затем перерабатывается в топливо.

К сожалению, человеческое общество — на данный момент — зависит от невозобновляемых ресурсов в качестве основного источника энергии. Примерно 80 процентов от общего количества энергии, потребляемой в мире каждый год, приходится на ископаемое топливо.Мы зависим от ископаемого топлива, потому что оно энергоемкое и относительно дешевое в переработке. Но главная проблема с ископаемым топливом, помимо того, что его запасы ограничены, заключается в том, что при его сжигании в атмосферу выделяется углекислый газ. Повышение уровня удерживающего тепло углекислого газа в атмосфере является основной причиной глобального потепления.

Альтернативные источники энергии, такие как энергия ветра и солнца, являются возможным решением проблемы истощения невозобновляемых источников энергии. Оба этих экологически чистых источника энергии доступны в неограниченном количестве.

Возобновляемые и невозобновляемые ресурсы

Переработка позволяет экономить ресурсы и сокращать отходы.

Природные ресурсы — это материалы или предметы, которые люди используют с земли. Есть два типа природных ресурсов. Первые — это возобновляемых природных ресурсов. Их называют возобновляемыми, потому что они могут снова расти или никогда не иссякнуть. Вторые называются невозобновляемыми природными ресурсами. Это вещи, которые могут закончиться или быть израсходованы. Обычно они исходят из земли.

Возобновляемые природные ресурсы

Давайте более внимательно рассмотрим возобновляемые природные ресурсы. Именно они могут снова расти. Деревья — хороший тому пример. Если срезать, они могут вырасти из семян и ростков. Другой пример — животные. Детеныши животных рождаются и растут. Они заменяют умирающих старых животных.

Деревья — один из самых полезных возобновляемых природных ресурсов. Мы используем деревья для производства почти 8000 различных вещей, таких как эта картонная коробка. Для изготовления большинства этих изделий используется древесина.Древесина есть в наших домах, в мебели, бумаге и так далее. Древесные химические вещества также используются для производства таких вещей, как вискозная ткань, продукты питания, лекарства и резина.

Переработка картонной коробки

Побочные продукты — это вещи, сделанные из остатков. Например, когда дерево срубают и распиливают на дерево, оставшиеся опилки можно использовать в качестве топлива, для изготовления ДСП, как на картинке, или подстилки для животных. Это побочные продукты. Еще один побочный продукт от сбора урожая деревьев — это мульча из коры для садов.

Воздух и вода также являются возобновляемыми природными ресурсами. Они не вырастают, как деревья, и не рожают детей, как животные. Но они постоянно обновляются. Они движутся циклично. Они переходят с одного места на другое и часто снова и снова возвращаются туда, откуда начали. Это хорошо, потому что всем живым существам для выживания нужны воздух и вода. Есть еще один тип возобновляемых природных ресурсов. Он включает в себя источники энергии, такие как энергия солнца и ветра. Это никогда не кончится. Наконец, помните: возобновляемые ресурсы могут восстанавливаться или заменяться в течение жизни человека.

Питательные вещества — это химические вещества, в которых нуждаются живые существа. Это возобновляемые природные ресурсы. Они циклично перемещаются по кругу и никогда не заканчиваются. Когда такое животное, как эта корова, ест растение, оно получает питательные вещества. Питательные вещества используются в организме животного, а затем многие из них выводятся в виде отходов, которые возвращают питательные вещества в почву. Когда животное умирает, питательные вещества также возвращаются в почву. Растения поглощают питательные вещества из почвы и продолжают цикл.

Невозобновляемые природные ресурсы

Теперь давайте посмотрим на невозобновляемых природных ресурсов.Они находятся в земле. Есть фиксированные количества этих ресурсов. Это не живые существа, и их иногда трудно найти. Они не отрастают заново, не заменяются и не обновляются. Они включают ископаемое топливо, которое мы сжигаем для получения энергии (природный газ, уголь и нефть). Минералы, используемые для производства металлов, также являются невозобновляемыми природными ресурсами. Невозобновляемые природные ресурсы — это вещи, восполнение которых занимает больше времени, чем продолжительность жизни человека. Фактически, на их формирование могут уйти миллионы лет.

Ископаемые виды топлива, такие как нефть, уголь и газ, не вечны.Они невозобновляемы. Люди изо всех сил стараются найти новое чистое топливо, которое будет обеспечивать необходимую нам энергию. Энергия ветра, солнца и водорода — это возобновляемые ресурсы, дающие надежду на будущее.

Люди используют оба типа природных ресурсов для производства вещей, которые им нужны или хотят. Наши дома, одежда, пластмассы и продукты питания сделаны из природных ресурсов. Давайте посмотрим на каждый из них, чтобы быть уверенным.

Ваш дом находится в жилом доме. Здания построены из дерева и минералов.Древесина из деревьев. Минералы добывают из земли. Кирпич, цемент и металлы производятся из минералов. Как насчет твоей одежды? Большая часть вашей одежды сделана из хлопка, полиэстера или нейлона. Хлопок поступает с хлопковых растений. Полиэстер и нейлон производятся из масла. Пластик тоже делают из масла. Как насчет еды? Люди едят зерна, фрукты и другие части растений. Также можно полакомиться молочными продуктами и мясом животных. Все, что у нас есть или используем, сделано из природных ресурсов. Какие из упомянутых здесь возобновляемых источников? Какие невозобновляемые?

• Колосья кукурузы — возобновляемый или невозобновляемый ресурс?
• А как насчет угля? Возобновляемая она или невозобновляемая?
• Являются ли горные породы и полезные ископаемые возобновляемыми или невозобновляемыми ресурсами?
• Дерево — возобновляемый или невозобновляемый ресурс?

Все природные ресурсы следует использовать с умом.Мы должны сохранить природных ресурсов. Сохранять означает не использовать, портить или тратить вещи впустую. Особенно это касается невозобновляемых ресурсов. Однако даже некоторые возобновляемые природные ресурсы могут иссякнуть, если все они будут уничтожены или чрезмерно использованы. Мы также должны защищать наши природные ресурсы от загрязнения. Загрязнение происходит, когда люди помещают в природу вредные химические вещества и другие предметы. Нефть, пролитая в воду, токсичные химические вещества в воздухе или мусор, выброшенный на обочине дороги, являются примерами этой проблемы.

Итак, что вы можете сделать, чтобы беречь природные ресурсы?

Вы можете сократить, повторно использовать и утилизировать! Например, выключите свет, когда вас нет в комнате. Это сократит использование ископаемого топлива, используемого для производства электроэнергии. Катайтесь на велосипеде и больше гуляйте, чтобы уменьшить количество бензина, используемого для перевозки. Вы можете использовать вещи повторно. Такие вещи, как пластиковые кувшины, банки, бумага и пакеты, можно использовать повторно. Каждый раз, когда вы что-то используете повторно, вы сохраняете природные ресурсы, которые были бы использованы для создания новых.

Наконец, вы можете утилизировать. Переработка означает повторное использование природного ресурса или продукта для создания чего-то нового. Это также означает собирать и отправлять эти вещи для повторного использования. Элементы, которые можно легко переработать, включают: стекло, некоторые пластмассы, бумагу, картон, алюминий и сталь. Некоторые пластмассы и металлы трудно перерабатывать. Их часто делают из смесей материалов. Смеси бывает трудно разделить. Старайтесь покупать и использовать вещи, которые можно утилизировать.

Куда уходит ваш мусор, когда вы его выбрасываете? Одно место, куда он попадает, — это свалка.Свалка — это место, предназначенное для безопасного размещения мусора. Мусор должен оставаться закрытым на свалке, чтобы он не загрязнял землю, воздух или воду. Еще одно место, куда может попасть мусор, — это мусоросжигательная печь. Мусоросжигательная печь — это большая печь, сжигающая мусор дотла. Затем золу отправляют на свалку. Третье место, куда могут попасть некоторые виды мусора, — это компостная куча. Компостная куча состоит из естественного мусора, такого как остатки пищи, листья и обрезки травы. Компостные груды помогают этому мусору гнить.После того, как он загниет, его можно снова положить на землю для удобрения растений. Перемещение мусора из дома или общины в одно из этих мест, например на свалку, называется потоком отходов.

Природные ресурсы, как возобновляемые, так и невозобновляемые, важны для всех нас. Мы должны беречь и бережно использовать природные ресурсы. Наше будущее зависит от них.

Написано Сэнфордом С. Смитом, специалистом по распространению знаний в области природных ресурсов и образования молодежи, и Барбарой Р. Дитер, студенткой бакалавриата

Поддержка в создании и печати этого документа была предоставлена ​​U.S. Лесная служба и Департамент охраны природы и природных ресурсов Пенсильвании (DCNR), Бюро лесного хозяйства.

Глава 13 ~ Невозобновляемые ресурсы — Экология

Ключевые понятия

После завершения этой главы вы сможете:

1. Опишите мировое и канадское производство и использование металлов, ископаемого топлива и других невозобновляемых ресурсов.
2. Объясните сильную зависимость промышленно развитых стран от невозобновляемых ресурсов и спрогнозируйте, будут ли эти важные источники материалов и энергии по-прежнему доступны в обозримом будущем.
3. Укажите пять основных источников энергии, доступных для использования в промышленно развитых странах, и опишите их потенциальную роль в устойчивой экономике.

Как мы отмечали в главе 12, запасы невозобновляемых ресурсов неумолимо сокращаются, поскольку они извлекаются из окружающей среды и используются в человеческой экономике. Это связано с тем, что количество невозобновляемых ресурсов ограничено, и их запасы не восстанавливаются после добычи. Обратите внимание, что слово «резерв» имеет здесь особое значение — оно используется для обозначения известного количества материала, которое может быть экономически извлечено из окружающей среды (то есть с получением прибыли).

Конечно, продолжающаяся разведка может обнаружить ранее неизвестные залежи невозобновляемых ресурсов. Если это произойдет, то известные запасы ресурса увеличатся. Например, известные в мире запасы никеля и меди за последние два десятилетия увеличились из-за открытия богатых залежей этих металлов в северной части Квебека и Лабрадора. Однако есть ограничения на количество «новых» открытий невозобновляемых ресурсов, которые могут быть сделаны на планете Земля.

Изменения стоимости невозобновляемых товаров также влияют на размер их экономически извлекаемых запасов. Например, если стоимость золота на его рынке возрастает, тогда может стать прибыльным поиск новых запасов в удаленных местах, добыча руды с более низким содержанием и переработка «отходов», содержащих небольшие количества этого ценного металла. Совершенствование технологии может иметь такой же эффект, например, делая рентабельным переработку рудных рудников, которые ранее были нерентабельными.

Кроме того, жизненный цикл в экономике некоторых невозобновляемых ресурсов, особенно металлов, может быть продлен за счет вторичной переработки. Этот процесс включает сбор и переработку вышедших из употребления промышленных и бытовых товаров для восстановления материалов, пригодных для повторного использования, таких как металлы и пластмассы. Однако рециркуляция имеет термодинамические и экономические ограничения, что означает, что процесс не может быть эффективным на 100%. Кроме того, спрос на невозобновляемые ресурсы быстро растет из-за роста населения, распространения индустриализации и повышения уровня жизни наряду с соответствующим потреблением на душу населения.Это привело к ускорению спроса на невозобновляемые источники энергии, который необходимо удовлетворять за счет добычи дополнительных объемов из окружающей среды.

Наиболее важными классами невозобновляемых ресурсов являются металлы, ископаемое топливо и некоторые другие полезные ископаемые, такие как гипс и калий. Производство и использование этих важных природных ресурсов рассматриваются в следующих разделах.

Металлы обладают широким спектром полезных физических и химических свойств. Их можно использовать как чистые элементарные вещества, как сплавы (смеси) различных металлов, а также как соединения, которые также содержат неметаллы.Металлы используются для производства инструментов, машин и электропроводов; возводить здания и другие сооружения; и для многих других целей. Наиболее известными металлами в промышленности являются алюминий (Al), хром (Cr), кобальт (Co), медь (Cu), железо (Fe), свинец (Pb), марганец (Mn), ртуть (Hg), никель ( Ni), олово (Sn), уран (U) и цинк (Zn). Драгоценные металлы, золото (Au), платина (Pt) и серебро (Ag), имеют некоторые промышленные применения (например, в качестве проводников в электронике), но ценятся в основном из эстетических соображений, особенно для изготовления ювелирных изделий.Некоторые из наиболее распространенных металлических сплавов — это латунь (содержащая не менее 50% Cu плюс Zn), бронза (в основном Cu, плюс Sn, а иногда и Zn и Pb) и сталь (в основном Fe, но также содержащая углерод, Cr, Mn, и / или Ni). Металлы добываются из окружающей среды, обычно в виде минералов, которые также содержат серу или кислород. Месторождения металлосодержащих полезных ископаемых, которые могут быть экономически извлечены, увеличивают известные запасы металлов. Руда — это ассортимент полезных ископаемых, которые добываются и обрабатываются для производства чистых металлов.Этапы добычи, обработки, производства и переработки металла представлены на Рисунке 13.1.

Рисунок 13.1. Добыча и использование металлов. На этой диаграмме показаны основные этапы добычи, производства, использования и повторного использования металлов, а также связанные с ними выбросы отработанных газов и твердых частиц в окружающую среду. В целом диаграмма представляет собой проточную систему с некоторой переработкой для продления срока службы металлов в рамках экономики. Источник: модифицировано из Freedman (1995).

Добыча руды горным способом является первым шагом в процессе внедрения металлов в материальную экономику. Это может происходить в открытых карьерах или вскрышных шахтах, или в подземных шахтах, которые могут проходить под землей на километры. На промышленном предприятии, называемом мельницей, руда измельчается до мелкого порошка тяжелыми стальными шариками или стержнями внутри огромных вращающихся барабанов. Затем измельченная руда разделяется на фракцию, богатую металлами, и отходы, известные как хвосты. В зависимости от местной географии хвосты отходов могут быть сброшены на изолированную территорию на суше, в близлежащее озеро или в океан (см. Главу 18).

Если богатая металлами фракция содержит сульфидные минералы, ее затем концентрируют в плавильном цехе путем обжига при высокой температуре в присутствии кислорода. При этом выделяется газообразный диоксид серы (SO ₂ ), а металлы остаются. Концентрат плавильного завода позже перерабатывается в чистый металл на предприятии, которое называется нефтеперерабатывающим заводом. Затем чистый металл используется для производства промышленных и потребительских товаров. SO ₂ может быть переработан в серу или серную кислоту, которые можно использовать в различных других промышленных процессах, или он может быть выброшен в окружающую среду в качестве загрязнителя.

По истечении срока полезного использования произведенных продуктов их можно повторно использовать в процессах очистки и производства или выбросить на свалку.

Руды высокого качества геологически необычны. Месторождения, которые являются наиболее экономичными для добычи, обычно расположены довольно близко к поверхности, а руды имеют относительно высокую концентрацию металлов. Однако пороги меняются в зависимости от стоимости обрабатываемого металла. Руды с очень небольшими концентрациями золота и платины можно экономично добывать, потому что эти металлы чрезвычайно ценны (на единицу веса).Напротив, менее ценные алюминий и железо должны добываться как более богатые руды, в которых металлы присутствуют в высоких концентрациях.

Данные о мировом производстве промышленно важных металлов приведены в таблице 13.1. Обратите внимание, что для большинства металлов потребляемые количества несколько превышают годовое производство; это указывает на то, что часть потребления связана с переработанным материалом, который был переработан после предыдущего использования. Также обратите внимание на значительный рост производства большинства металлов с 1977 года.Железо и алюминий — это металлы, которые производятся и используются в самых больших количествах. Индекс срока службы (или срок службы, рассчитанный как известные запасы, разделенные на годовой объем производства) алюминия составляет около 592 лет, а для железной руды — 58 лет (таблица 13.1). Индексы жизнеспособности других металлов, перечисленных в таблице, меньше, что говорит о том, что их известные запасы быстро истощаются. Однако важно помнить, что эти известные запасы увеличиваются за счет новых открытий, изменений в технологии и более благоприятных экономических показателей для ресурса.

Таблица 13.1. Мировое производство, потребление и запасы отдельных металлов. Данные из Горного бюро США (1977 г.) и Геологической службы США (2014 г.).

Канада — один из ведущих мировых производителей металлов, на долю которого в 2006 году приходилось 15% мирового производства никеля, 9% алюминия и 6% цинка (таблицы 13.1 и 13.2). Значительная часть металлопродукции предназначена на экспорт. Внутреннее потребление составляет около 39% стоимости производства всех металлов (Таблица 13.2). Добыча металлической руды внесла 17 млрд долларов в ВВП Канады в 2011 году и поддерживает деятельность (например, разведку) еще 4 млрд долларов, что в общей сложности составляет 1,3% ВВП (Статистическое управление Канады, 2014a).

Срок службы (индекс жизнеспособности) канадских запасов металлов аналогичен их мировым значениям или меньше их (таблица 13.2). Канадские запасы составляют 15% мировых запасов урана и 5–10% кадмия, никеля, серебра и цинка.

Таблица 13.2. Запасы, производство и потребление отдельных металлов в Канаде, 2012 г.Обратите внимание, что боксит (алюминиевая руда) не добывается в Канаде, но в больших количествах импортируется для переработки. Данные взяты из: Natural Resources Canada (2014a) и U.S. Geological Survey (2014).

Таблица 13.3. Провинциальное производство отдельных металлов в Канаде, 2013 г. Данные из: Natural Resources Canada (2014a).

Ископаемые виды топлива включают уголь, нефть, природный газ, нефтеносный песок и горючие сланцы. Эти материалы получены из частично разложившейся биомассы мертвых растений и других организмов, которые жили сотни миллионов лет назад.Древняя биомасса оказалась погребенной в морских отложениях, которые намного позже оказались глубоко погребенными и в конечном итоге литифицировались в осадочные породы, такие как сланец и песчаник. Глубоко внутри этих геологических образований, в условиях высокого давления, высокой температуры и низкого содержания кислорода, органическое вещество чрезвычайно медленно превращалось в углеводороды (молекулы, состоящие только из углерода и водорода) и другие органические соединения. В некоторых отношениях ископаемое топливо можно рассматривать как форму накопленной солнечной энергии — солнечного света, который был преобразован растениями в органическое вещество, а затем сохранен геологически.

Изображение 13.1. Поскольку нефть и другие ископаемые виды топлива являются невозобновляемыми ресурсами, их будущие запасы уменьшаются, когда они извлекаются из окружающей среды. Это масляный насос на юго-востоке Саскачевана. Источник: Б. Фридман.

В геологическом смысле ископаемое топливо все еще производится сегодня с помощью тех же процессов, при которых мертвая биомасса подвергается воздействию высокого давления и температуры. Поскольку естественное геологическое производство ископаемого топлива продолжается, можно утверждать, что эти материалы являются своего рода возобновляемым ресурсом.Однако скорость, с которой добываются и используются ископаемые виды топлива, намного выше, чем их чрезвычайно медленная регенерация. В этом случае ископаемое топливо можно рассматривать только как невозобновляемое.

Углеводороды — это химические вещества, наиболее часто встречающиеся в ископаемом топливе. Однако также могут присутствовать многие дополнительные виды органических соединений, которые включают в свою структуру серу, азот и другие элементы. В частности, уголь часто загрязнен многими неорганическими минералами, такими как сланец и пирит.

Ископаемое топливо используется в основном в качестве источника энергии. Они сжигаются в двигателях транспортных средств, электростанциях и других машинах для производства энергии, необходимой для работы в промышленности, на транспорте и в домашнем хозяйстве. Ископаемое топливо также используется для производства энергии для обогрева помещений, что особенно важно в странах с сезонно холодным климатом. Еще одно ключевое применение — производство синтетических материалов, в том числе почти всех пластмасс. Кроме того, асфальтовые материалы используются для строительства дорог и изготовления кровельной черепицы для зданий.

Уголь — твердый материал, который может сильно различаться по своим химическим и физическим свойствам. Угли высшего качества — это антрацит и битуминоз, которые представляют собой твердые, блестящие, черные минералы с высокой плотностью энергии (содержание энергии на единицу веса). Бурый уголь — более бедный сорт угля, более мягкий, хлопьевидный материал с более низкой плотностью энергии. Уголь добывают разными способами. Если отложения встречаются близко к поверхности, их обычно добывают методом вскрытия, что предполагает использование огромных экскаваторов для обнаружения и сбора угленосных пластов, которые затем транспортируются с помощью огромных грузовиков.Более глубокие залежи угля добываются из подземных стволов, которые могут уходить в пласт на несколько километров вглубь земли. Большая часть угля в Северной Америке добывается открытым способом.

После добычи уголь можно промыть для удаления некоторых примесей, а затем измельчить в порошок. Большая часть затем сжигается на крупном промышленном объекте, таком как угольная электростанция, на долю которой приходится около половины глобального использования угля и 88% в Канаде (Natural Resources Canada, 2014b). Кроме того, около 75% мировой стали производится с использованием угля в качестве источника энергии, часто в виде концентрированного материала, известного как кокс.Уголь также может использоваться для производства синтетической нефти.

Нефть (сырая нефть) представляет собой жидкую смесь углеводородов с некоторыми примесями, такими как органические соединения, содержащие серу, азот и ванадий. Нефть из разных мест сильно различается: от тяжелого смолистого материала, который необходимо нагреть, прежде чем он потечет, до чрезвычайно легкой жидкости, которая быстро улетучивается в атмосферу. Нефть добывается с помощью пробуренных скважин, из которых жидкий минерал вытесняется на поверхность под действием геологического давления.Часто естественный напор дополняется откачкой.

Тяжелая форма нефти, называемая битумом, также производится при добыче и переработке нефтеносного песка, который добывается в северной Альберте. Залежи нефтеносного песка, расположенные близко к поверхности, разрабатываются в огромных открытых карьерах, в то время как более глубокие материалы обрабатываются паром, чтобы они текли, а затем извлекаются в виде тяжелой жидкости с использованием пробуренных скважин.

После добычи нефть транспортируется по наземным трубопроводам, грузовикам, поездам и судам на промышленный объект, известный как нефтеперерабатывающий завод, где сырье разделяется на различные составляющие.Фракции можно использовать в качестве жидкого топлива или из них можно получить множество полезных материалов, таких как пластмассы и пигменты. К очищенным фракциям относятся:

• смесь легких углеводородов, известная как бензин, которая используется в качестве топлива для автомобилей
• немного более тяжелые фракции, такие как дизельное топливо, используемое в грузовиках и поездах, и топливо для отопления домов
• керосин, который используется для отопления и приготовления пищи, а также в качестве топлива для самолетов
• густые остаточные масла, которые используются в качестве топлива на нефтяных электростанциях и на больших судах
• полутвердые асфальты, используемые для мощения дорог и производства кровельных материалов

Природный газ также добывается из пробуренных скважин.Преобладающим углеводородом в природном газе является метан, но также присутствуют этан, пропан и бутан, а также сероводород. Большая часть природного газа транспортируется по стальным трубопроводам от скважин на отдаленные рынки. Иногда его сжижают под давлением для транспортировки, особенно на кораблях. Однако в Канаде он распространяется в основном через разветвленную сеть трубопроводов. Природный газ используется для выработки электроэнергии, обогрева зданий, приготовления пищи, питания легковых автомобилей и производства азотных удобрений.

Изображение 13.2. Продолжение разведки невозобновляемых ресурсов может открыть новые запасы. Однако, поскольку Земля конечна, у этих открытий есть пределы, к которым быстро приближаются. Эта огромная морская производственная платформа была построена для разработки нефтяного месторождения Хиберния на Гранд-Банке у Ньюфаундленда. Источник: Dosya: платформа Hibernia, Wikipedia Commons; http://tr.wikipedia.org/wiki/Dosya:Hibernia_platform.jpg

Производство, запасы и потребление

Мировое производство и запасы ископаемого топлива показаны в Таблице 13.4. В период с 1993 по 2013 год добыча нефти увеличилась на 29%, природного газа — на 64%, угля — на 83%. На все эти виды топлива ведется активная разведка, и в различных регионах мира открываются дополнительные запасы. Однако ископаемое топливо потребляется чрезвычайно быстро, особенно в развитых и быстро развивающихся странах. Следовательно, ожидаемый срок службы известных запасов чрезвычайно мал и составляет 113 лет для угля, 55 лет для природного газа и 58 лет для нефти.

Однако эти числа не следует интерпретировать слишком буквально, поскольку в ходе продолжающейся разведки обнаруживаются дополнительные месторождения, которые увеличивают известные запасы. Об этом свидетельствуют изменения расчетного срока службы нефти, который составлял 46 лет в 1993 году, но двадцать лет спустя фактически увеличился до 58 лет. Конечно, этот, казалось бы, неожиданный результат связан с тем, что в течение этого 20-летнего периода были обнаружены ранее неизвестные запасы нефти или что рост цен сделал некогда нерентабельные ресурсы жизнеспособными (например, нефтеносные пески Альберты).Тем не менее, открытия будут ограничены конечными количествами, присутствующими на Земле, поэтому факт остается фактом: запасы этих невозобновляемых ресурсов быстро истощаются.

Таблица 13.4. Мировое производство и запасы ископаемого топлива, 2013 г. «Доказанные» запасы — это общие объемы ресурсов, которые, как известно, существуют. Срок службы — это запасы, деленные на годовой темп добычи. Источник: данные British Petroleum (2014 г.).

(1) тнэ = тонны нефтяного эквивалента, что позволяет выразить все ископаемые виды топлива в сопоставимых единицах
(2) Запасы и добыча природного газа указаны в 1012 м3

В настоящее время нефть является наиболее важным источником ископаемого топлива в мире, в основном потому, что ее легко переработать в переносное жидкое топливо, которое легко используется в качестве источника энергии для многих промышленных и бытовых целей.Кроме того, нефть является основным сырьем, используемым для производства пластмасс и других синтетических материалов.

Около 46% мировых доказанных извлекаемых запасов нефти находится на Ближнем Востоке (таблица 13.5). Этот факт подчеркивает стратегическое значение этого региона для мировой энергетической экономики и ее безопасности. Одна только Саудовская Аравия обладает 16% мировых запасов нефти, за ней следуют Ирак, Иран и Кувейт, каждый с 6-9%. Обратите внимание, что большие запасы, указанные для Венесуэлы и Канады, в основном относятся к «нетрадиционным» источникам нефти, таким как очень тяжелая нефть и нефтеносный песок (соответственно), добыча и переработка которых относительно дороги.Наиболее развитые экономики мира находятся в Европе, Северной Америке и Восточной Азии. Те, кто находится в Европе и Азии, в значительной степени зависят от импорта нефти с Ближнего Востока, России и Венесуэлы, чтобы поддерживать уровень своего потребления. Когда-то так было и в Северной Америке, но примерно с 2010 года ситуация изменилась из-за значительного увеличения внутреннего производства, связанного с нефтью в сланцевых пластах и ​​нефтеносным песком в северной Альберте.

Наиболее обеспеченными странами мира с точки зрения общих ресурсов ископаемого топлива являются Россия и США, которые обладают огромными запасами природного газа, угля и нефти (Таблица 13.5).

Таблица 13.5. Запасы ископаемого топлива в отдельных странах. Страны перечислены в порядке уменьшения запасов нефти в 2013 году. Данные являются доказанными запасами и взяты из British Petroleum (2008).

Срок службы доказанных извлекаемых запасов ископаемого топлива в Канаде показан в Таблице 13.6. Однако помните, что на количество запасов влияют новые открытия, появление технологий, которые делают ранее неизвлекаемые запасы экономически жизнеспособными, а также рост цен на сырьевые товары, делающий выгодным использование некогда маржинальных ресурсов.В Канаде это недавно произошло с ресурсом нефтеносного песка. Изучение истории нефтяных ресурсов в Канаде показывает заметный скачок в 1999 г., когда запасы нефти резко выросли с 8,0 млн т н.э. в 1998 г. до 29,3 млн т н.э. в следующем году (BP, 2014). Это огромное увеличение на 265% произошло потому, что аналитики ресурсов пришли к убеждению, что быстро развивающиеся технологии добычи огромных нефтеносных песков являются экономически жизнеспособными в сочетании с растущей стоимостью нефти, что также является аргументом в пользу разработки этого ресурса.

Большинство запасов ископаемого топлива в Канаде находится в западных провинциях, как и большая часть производства (таблица 13.7). Помимо обычной нефти, Канада обладает огромными ресурсами нефтеносного песка, из которого извлекается тяжелый битум, который превращается в синтетическую нефть (см. Canadian Focus 13.1). В северной части провинции Альберта имеется около 14 миллионов гектаров нефтеносных отложений, а районы, которые в настоящее время разрабатываются, могут потенциально дать около 3,2 миллиарда тонн синтетической нефти (BP, 2014).

Таблица 13.6. Производство, потребление и запасы ископаемых видов топлива в Канаде, 2013 год. Процентное потребление относится к той части производства, которая используется в Канаде в Канаде. Срок службы — это доказанные запасы, разделенные на годовой объем добычи. Источник: данные British Petroleum (2014 г.).
(1) тнэ = тонны нефтяного эквивалента, что позволяет выразить все ископаемые виды топлива в сопоставимых единицах

Таблица 13.7. Провинциальное производство ископаемого топлива, 2012 г.Если данные отсутствуют, производство было нулевым или небольшим и не сообщалось. Источник: данные Статистического управления Канады (2014b).

Около 67% добычи природного газа в Канаде потребляется внутри страны, остальная часть экспортируется в США (таблица 13.6). Точно так же около 55% добычи угля и 54% нефти используется внутри страны. Однако эти национальные данные скрывают некоторые важные региональные различия. В частности, большая часть нефти, добываемой в западной Канаде, экспортируется в Соединенные Штаты, но это компенсируется значительным импортом иностранной нефти в восточные провинции.В целом, хотя Канада произвела около 193 миллионов (106) тонн нефти в 2013 году, она потребила 104 x 106 т, экспортировала 163 x 106 т и импортировала 153 x 106 т (BP, 2014). Стоимость добычи сырой нефти в 2013 году составила 45 миллиардов долларов, нефтесодержащих битумов и синтетической нефти — 57 миллиардов долларов, а природного газа — 16 миллиардов долларов (CAPP, 2014). Стоимость угля составила 4,6 миллиарда долларов (NRC, 2014b). Канада производит около 5% мировой добычи природного газа, 5% нефти и 1% угля (BP, 2014).Это намного больше, чем 0,5% мирового населения, проживающего в Канаде.

Канадский фокус 13.1. Нефтяные пески Альберты
Нефтяные пески — это ископаемые источники топлива, которые состоят из смеси песка и глины с поровым битумом в концентрации 10-12%. (Технически эти месторождения наиболее точно называются битумно-песчаными, но иногда используется уничижительный термин «битуминозные пески».) Нефтеносные пески встречаются на площади 140 000 км2 в северной Альберте и, в гораздо меньшей степени, в близлежащих районах. Саскачеван.Аналогичные месторождения также встречаются в Венесуэле.

Ресурсы нефтеносных песков Альберты огромны. Общие запасы составляют около 27,3 миллиарда тонн нефтяного эквивалента (168 миллиардов баррелей), но ресурсы в рамках «активной разработки» в 2013 году составили 4,2 миллиарда тонн (British Petroleum, 2014). Для сравнения: крупнейшие в мире запасы традиционной нефти в Саудовской Аравии составляют около 36,5 млрд т.

В 2012 году производство сырого битума и синтетической нефти в Альберте составило 89 единиц.8 миллионов тонн, что эквивалентно 76% общей добычи нефти в провинции и 58% добычи Канады (Статистическое управление Канады, 2014c). Около двух третей нефти обычно перерабатывается в бензин и другое жидкое топливо, а остальная часть используется в качестве асфальта для строительства дорог и производства кровельных материалов.

Разработка месторождения нефтеносных песков продвигалась быстрыми темпами с момента начала первой деятельности в конце 1960-х годов. В период с 1996 по 2013 год в новые и текущие проекты было инвестировано 376 миллиардов долларов, из них 59 миллиардов долларов только в 2013 году (CAPP, 2014).В 2013 году реализовано 13 проектов по добыче нефтеносных песков. Если предположить, что темпы развития сохранятся высокими, сравнительно крупные инвестиции будут продолжаться в течение следующего десятилетия или около того, особенно если цены на сырую нефть останутся высокими (для большинства операций с нефтеносным песком требуется точка продажи около 80 долларов за баррель, чтобы быть экономически выгодным). жизнеспособный). В основном бурное развитие происходит возле форта Мак-Мюррей, который быстро вырос из деревни в 1960-х годах до примерно 72 тысяч в 2014 году.

Залежи нефтеносного песка, которые встречаются у поверхности (глубиной менее 75 м), добываются в открытых карьерах (вскрываются) с использованием огромных экскаваторов, которые вместе с грузовиками, которые они загружают, являются крупнейшими подобными машинами в мире.Неочищенный нефтеносный песок обрабатывается с использованием тепла и пара для получения вязкого битума (его консистенция при комнатной температуре аналогична патоке). Битум модифицируют легкими углеводородными жидкостями для снижения его вязкости, чтобы он мог течь и транспортироваться по трубопроводу. Типичный выход из добытого нефтеносного песка составляет около 1 т синтетической нефти из 15 т сырьевых ресурсов. Около 75-90% присутствующего битума извлекается в процессе экстракции. Остальная часть вместе с огромным количеством хвостов (переработанный песок и глина) засыпается в огромные карьеры.После того, как засыпанные участки будут засыпаны, они будут очерчены, обработаны сверху отложениями (гравий, песок, глина и органический навоз мускуса) и засажены для восстановления возможности землепользования под пастбища или под лес. От отрасли требуется восстановить добытые участки до уровня производительности, по крайней мере, до уровня ранее существовавшей экосистемы. В конечном итоге около 20% общих ресурсов нефтеносных песков находится достаточно близко к поверхности, чтобы их можно было добыть открытым способом. Однако, поскольку этот метод был разработан первым, около двух третей недавнего производства нефтеносных битумов приходится на открытые карьеры.

Другая треть добычи нефтеносных песчаных битумов приходится на добычу месторождений глубже 75 метров на месте («на месте»). Это делается различными способами, такими как нагнетание пара в залежь и последующее выкачивание сжиженного битума на поверхность для дальнейшей обработки. Альтернативные методы экстракции включают использование закачиваемых растворителей, чтобы битум стал текучим, чтобы его можно было перекачивать на поверхность. Около 80% запасов нефтеносного песка потенциально могут быть извлечены с помощью технологии in situ, что приводит к гораздо меньшему нарушению окружающей среды по сравнению с открытой разработкой.

Изображение 13.3. Вид на карьер по добыче битумно-песка в северной Альберте. Источник: Б. Фридман.

Добыча и переработка нефтеносного песка — это энергоемкая деятельность, которая осуществляется на огромных промышленных объектах. Энергия для работы машин и перерабатывающих предприятий получается за счет сжигания ископаемого топлива, особенно природного газа, поэтому промышленность является основным источником выбросов парниковых газов. Промышленность нефтеносного песка добровольно взяла на себя обязательства по крупным инвестициям в усовершенствованные технологии, чтобы снизить интенсивность использования энергии и выбросы CO2 (см. Canadian Focus 17.1.) Снижая энергоемкость своей деятельности, промышленность будет выбрасывать меньшее количество парниковых газов на тонну производимого битума и синтетических материалов. Тем не менее, из-за быстрого увеличения масштабов нефтеносных песков в северной Альберте общий объем выбросов значительно увеличится. Фактически, рост нефтеносной промышленности является причиной большей части увеличения выбросов парниковых газов в Канаде за последнее десятилетие или около того.

Есть дополнительные важные экологические последствия добычи и переработки нефтеносных песков.Они включают загрязнение атмосферы, грунтовых и поверхностных вод; обширное разрушение естественной среды обитания; и социально-экономические разрушения сельских общин и общин аборигенов. Однако в более широком контексте эти убытки следует рассматривать как неизбежный результат очевидного энтузиазма канадского общества, политиков и деловых кругов в стремлении добывать, продавать и использовать ресурсы ископаемого топлива быстрыми (и неустойчивыми) темпами. . Это происходит из-за признанной важности этой деятельности для внутренней и экспортной экономики Канады.

Другие материалы, которые в больших количествах добываются в Канаде, включают асбест, алмазы, гипс, известняк, калий, соль, серу, заполнители и торф. За исключением алмазов, эти материалы имеют меньшую товарную стоимость (стоимость на тонну), чем металлы и ископаемое топливо. Глобальный или канадский дефицит этих материалов не является неизбежным. Добыча этих видов полезных ископаемых внесла 11 миллиардов долларов в ВВП Канады в 2011 году (Статистическое управление Канады, 2014a).

Асбест относится к группе твердых, волокнистых, негорючих силикатных минералов, которые используются для производства огнестойкой изоляции, добавок к цементу, тормозных накладок и многих других продуктов.Однако некоторые виды минералов асбеста связаны с проблемами здоровья человека, особенно с заболеваниями легких. Эти опасности значительно сократили рынок этого полезного минерала. Еще в 2010 году в Квебеке было добыто около 0,18 миллиона тонн асбеста, но две последние шахты закрылись в 2011 году (NRC, 2014a).

Алмазы относительно новы для добычи полезных ископаемых в Канаде, и первые крупные открытия были сделаны только в 1990-х годах. В 2013 году было добыто около 10,6 миллиона каратов алмазов стоимостью 2 доллара США.0 млрд. Почти вся добыча ведется на Северо-Западных территориях, некоторые также находятся в Онтарио, а разведка ведется в других местах на Канадском щите.

Гипс , минерал, состоящий из сульфата кальция, используется для производства гипса и стеновых плит для строительной промышленности. В 2013 году было добыто около 2,7 миллиона тонн гипса на сумму 38 миллионов долларов. Вся добыча гипса происходит в Новой Шотландии.

Известняк — это порода, состоящая из карбоната кальция.Его используют для производства цемента, а также извести для изготовления штукатурки. Кроме того, добывается известняк и связанная с ним метаморфическая порода, известная как мрамор, для использования в качестве строительного камня и облицовки. В 2013 году было добыто 18 миллионов тонн известняка. Из него было произведено 11,8 миллиона тонн цемента стоимостью 1,6 миллиарда долларов. Было произведено еще 1,8 миллиона тонн извести на сумму 306 миллионов долларов. В Онтарио, Квебеке и Британской Колумбии находятся крупнейшие предприятия по производству цемента, а в Онтарио — крупнейшие мощности по производству извести.

Калий — это порода, образованная из минерального калийного полевого шпата, добываемая для производства калийсодержащих удобрений. В 2013 году было добыто около 10,1 млн тонн калийных удобрений (K ₂ O) на сумму 6,1 млрд долларов США. Калий добывают в Саскачеване и Нью-Брансуике.

Соль , или хлорид натрия, используется в химической промышленности для борьбы с обледенением дорог, как «поваренная соль», а также как пищевая добавка и ароматизатор. В 2013 году было добыто 12,4 миллиона тонн соли на сумму 645 миллионов долларов.Самые большие соляные шахты находятся в Онтарио, Альберте, Саскачеване и Новой Шотландии.

Сера производится из сероводорода, полученного из скважин высокосернистого газа (газовые скважины, богатые H ₂ S), из скрубберов для контроля загрязнения (для SO ₂ ) на металлургических заводах, а также из месторождений природных (или элементарная) сера. Сера используется в химической промышленности и для производства удобрений. В 2013 году было произведено около 6,4 миллиона тонн серы на сумму 517 миллионов долларов.Около 90% производства серы добывается из скважин высокосернистого газа в Альберте и Саскачеване.

Заполнители включают песок, гравий и другие материалы, которые добываются для использования в дорожном строительстве и в качестве наполнителей для бетона в строительной отрасли. Заполнители — это ресурс с низким содержанием, имеющий относительно небольшую стоимость на тонну. Однако эти материалы могут быть доступны только в небольших количествах недалеко от крупных городов, что приводит к их нехватке. В 2013 году было добыто около 228 миллионов тонн карьера стоимостью 1 доллар США.75 миллиардов. Эти материалы добываются во всех провинциях и территориях по темпам, более или менее зависящим от местной строительной деятельности.

Торф — это суб-ископаемый материал, который образовался из биомассы мертвых растений, возраст которой от сотен до тысяч лет. Накапливается в болотных болотах, где частично разлагается (или гумифицируется). Иногда торф сушат и сжигают в качестве источника энергии, который широко используется в Ирландии, некоторых частях северной Европы и России. Однако в Канаде торф добывается для использования в качестве садового материала и для производства впитывающих гигиенических изделий, таких как подгузники и гигиенические салфетки.В 2013 году было добыто 1,3 миллиона тонн торфа на сумму 263 миллиона долларов. Большая часть добычи торфа происходит в Нью-Брансуике и Квебеке.

Для любой экономики критически важно иметь свободный доступ к относительно недорогим и доступным источникам энергии для коммерческих, промышленных и бытовых целей. Использование большого количества энергии особенно характерно для развитых стран, таких как Канада. Как было исследовано ранее, относительно богатые развитые страны потребляют гораздо больше энергии (на душу населения), чем более бедные и менее развитые страны.

С тех пор, как люди научились обращаться с огнем, они использовали топливо для пропитания, то есть для приготовления пищи и согрева. Первоначально в качестве топлива для этих целей использовалась древесина и другая растительная биомасса, собранная на месте. Возможно, только один миллион человек был жив, когда огонь впервые был одомашнен, и их потребление энергии на душу населения было небольшим. Следовательно, топливо из биомассы было возобновляемым источником энергии, потому что скорость, с которой его собирали, была намного меньше, чем скорость, с которой новая биомасса производилась растительностью.

Однако в наше время человеческое население намного больше, чем было, когда впервые начали действовать огонь. Более того, многие страны сейчас имеют интенсивно индустриальную экономику, в которой потребление энергии на душу населения чрезвычайно велико. Сочетание роста населения и увеличения потребления энергии на душу населения означает, что в развитых странах используется огромное количество энергии. Энергия необходима для подпитки промышленных процессов, производства и эксплуатации машин, для сохранения тепла зимой и прохлады летом, а также для приготовления пищи.

Большинство промышленных источников энергии основаны на использовании невозобновляемых ресурсов, хотя некоторые возобновляемые источники также могут иметь значение. Для полноты картины в этом разделе рассматриваются как невозобновляемые, так и возобновляемые источники энергии.

Источники энергии

Основными источниками промышленной энергии в мире являются ископаемые виды топлива и ядерное топливо, оба из которых являются невозобновляемыми. Гидроэлектроэнергия, вырабатываемая с использованием возобновляемой энергии проточной воды, также важна в некоторых регионах, включая большую часть Канады.Относительно второстепенные источники энергии, часто называемые «альтернативными источниками», включают топливо из биомассы, геотермальное тепло, солнечную энергию, ветер и волны, которые потенциально являются возобновляемыми.

Любой из вышеперечисленных источников можно использовать для привода турбины, которая вращает электрический генератор, преобразующий кинетическую энергию движения в электрическую. Солнечная энергия также может генерировать электричество напрямую, с помощью фотоэлектрических технологий (см. Ниже). Электричество — один из наиболее важных видов энергии, используемых в индустриальных обществах, который широко распределяется по промышленным предприятиям и домам через сеть линий электропередачи.В следующих разделах кратко описывается, как используются эти различные источники энергии.

Изображение 13.4. Электроэнергия, вырабатываемая за счет использования ядерного топлива или сжигания угля, нефти или природного газа, использует невозобновляемые источники энергии. Это аэрофотоснимок АЭС Брюс в Онтарио на фоне озера Гурон. Источник: Чак Шмурло, Wikimedia Commons, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bruce-Nuclear-Szmurlo.jpg

Ископаемое топливо

Уголь, природный газ, нефть и продукты их переработки могут сжигаться на электростанциях, где потенциальная энергия топлива используется для выработки электроэнергии.Ископаемое топливо также может напрямую приводить в действие машины, особенно на транспорте, в котором бензин, дизельное топливо, сжиженный природный газ и другие «портативные» виды топлива используются в автомобилях, грузовиках, самолетах, поездах и кораблях. Ископаемое топливо также сжигается в печах многих домов и больших зданий, чтобы обеспечить тепло в холодное время года. Сжигание ископаемого топлива имеет множество экологических недостатков, включая выбросы парниковых газов, диоксида серы и других загрязнителей в атмосферу.

Ядерное топливо

Ядерное топливо содержит нестабильные изотопы тяжелых элементов урана и плутония ( ²³⁵ U и ²³⁹ Pu, соответственно). Они могут распадаться в результате процесса, известного как деление, при котором образуются более легкие элементы, выделяя 2-3 нейтрона на ядро ​​и огромное количество энергии. Испускаемые нейтроны могут поглощаться другими атомами ²³⁵ U или ²³⁹ Pu, в результате чего они также становятся нестабильными и подвергаются делению в процессе, известном как цепная реакция.Неконтролируемая цепная реакция может привести к разрушительному ядерному взрыву. Однако в ядерном реакторе поток нейтронов тщательно регулируется, что позволяет безопасно и непрерывно производить электричество.

Ядерные реакции фундаментально отличаются от химических реакций, в которых атомы рекомбинируют в различные соединения без изменения их внутренней структуры. При делении ядер фундаментально изменяется структура атома, и небольшие количества вещества превращаются в огромные количества энергии.

Большая часть энергии, выделяемой при делении ядер, выделяется в виде тепла. На атомной электростанции часть тепла используется для кипячения воды. Образующийся пар приводит в движение турбину, которая вырабатывает электричество. Большинство электростанций, работающих на атомном топливе, представляют собой огромные коммерческие реакторы, вырабатывающие электроэнергию для промышленного и бытового использования в крупных городских районах (Изображение 13.4). Реакторы меньшего размера иногда используются для питания военных кораблей и подводных лодок или для исследований. 235U — это топливо, которое используется в обычных ядерных реакторах, таких как система CANDU, разработанная и используемая в Канаде. ²³⁵ U получают из урановой руды, которая добывается в различных местах мира. (Канада является крупным игроком в добыче урана, большая часть которого идет на экспорт; см. Таблицу 13.2.) Уран, полученный при переработке руды, обычно на 99,3% состоит из неделящегося ²³⁸ U и только 0,7% 235U. Для большинства промышленных реакторов требуется топливо, которое было дополнительно очищено для обогащения концентрации ²³⁵ U примерно до 3%. Однако реакторы CANDU канадской конструкции могут использовать в качестве топлива необогащенный уран.

В ходе реакций деления образуются различные элементы, большинство из которых также радиоактивны (например, газ радон). Один из них, ²³⁹ Pu, также может использоваться в качестве компонента ядерного топлива на электростанциях. Чтобы получить ²³⁹ Pu для этой цели (или для использования в производстве ядерного оружия), отработанное топливо атомных электростанций перерабатывается. Другие трансурановые элементы и любые оставшиеся ²³⁵ U (а также неделящийся ²³⁸ U) также могут быть извлечены и использованы для производства нового топлива для реакторов.

Так называемые реакторы на быстрых нейтронах предназначены для оптимизации производства ²³⁹ Pu (что происходит, когда атом ²³⁸ U поглощает нейтрон с образованием ²³⁹ U, который затем образует ²³⁹ Pu за счет выбросов двух бета-электронов). Хотя реакторы на быстрых нейтронах были продемонстрированы, они не получили коммерческого развития. Реакторы-размножители производят «новое» ядерное топливо (путем производства плутония) и тем самым помогают оптимизировать использование урановых ресурсов.Однако у этого процесса есть ограничения, потому что исходное количество ²³⁸ U в конечном итоге истощается. Следовательно, и ²³⁵ U, и ²³⁹ Pu следует рассматривать как невозобновляемые ресурсы.

С ядерной энергетикой связан ряд важных экологических проблем. К ним относятся небольшая, но реальная возможность катастрофической аварии, такой как расплавление активной зоны реактора, которая может привести к выбросу большого количества радиоактивного материала в окружающую среду (как это произошло на Чернобыльском реакторе на Украине в 1986 году).Ядерные реакции также производят чрезвычайно токсичные, долгоживущие радиоактивные побочные продукты (такие как плутоний), с которыми необходимо безопасно обращаться в течение очень длительных периодов времени (до десятков тысяч лет). Огромные количества этих «высокоактивных» отходов накапливаются в Канаде и других странах, использующих ядерную энергию, но до сих пор нет окончательных решений проблемы их долгосрочного обращения. Другой проблемой является выброс токсичного газообразного радона и радиоактивности из «низкоактивных» отходов, связанных с урановыми рудниками, конструктивными элементами атомных электростанций и другими источниками.

Синтез — это еще один вид ядерной реакции, производящей энергию. Этот процесс происходит, когда легкие ядра вынуждены объединяться в условиях чрезвычайно высокой температуры (миллионы градусов) и давления, что приводит к огромному высвобождению энергии. Термоядерный синтез обычно включает объединение изотопов водорода. Одна обычная реакция синтеза включает в себя слияние двух протонов (два ядра водорода, ¹ H) с образованием ядра дейтерия (состоящего из одного протона и одного нейтрона, ² H), а также испускания бета-электрона и чрезвычайно большого количества энергия.

Реакции синтеза происходят естественным образом внутри Солнца и других звезд, и они также могут быть инициированы путем воздействия на водород огромного тепла и давления, создаваемых ядерным взрывом деления, как это происходит в так называемой водородной бомбе. Однако ядерные технологи еще не разработали систему, которая могла бы контролировать реакции термоядерного синтеза в той степени, которая необходима для выработки электроэнергии в экономической системе. Если эта технология когда-либо будет разработана, это принесет огромную пользу индустриальному обществу.Это будет означать, что практически неограниченные запасы водородного топлива для термоядерных реакторов могут быть извлечены из океанов, что по существу устранит ограничения на поставку энергии. Однако до сих пор контролируемые реакции синтеза остаются предметом научной фантастики.

Hydroelectric Energy

Гидроэнергетика включает использование кинетической энергии текущей воды для привода турбины, вырабатывающей электричество. Поскольку энергия текущей воды естественным образом вырабатывается в рамках гидрологического цикла, гидроэлектроэнергия является возобновляемым источником энергии.Есть два класса технологий производства гидроэлектроэнергии.

• Русловая гидроэлектростанция предполагает использование естественного стока водотока без создания большого водохранилища в верхнем течении реки. Следовательно, это производство электроэнергии зависит от естественного течения реки и является очень сезонным.
• Гидроэлектроэнергия, генерируемая водохранилищами, предполагает строительство плотины на реке для хранения огромного количества воды в водоеме, похожем на озеро.Водохранилище аккумулирует часть сезонного высокого стока, так что выработка электроэнергии может происходить относительно стабильно в течение всего года. Некоторые огромные водохранилища образовались в результате затопления обширных участков земли, которые ранее были покрыты лесами и водно-болотными угодьями в различных местах Канады, таких как Британская Колумбия, Лабрадор, Манитоба и Квебек.

Крупнейшие гидроэлектростанции Канады расположены в Черчилль-Фоллс в Лабрадоре мощностью 5429 мегаватт (МВт), Ла-Гранд-2 на севере Квебека мощностью 5,328 МВт, G.M. Shrum в Британской Колумбии с 2 730 МВт и La Grande 4 и 3 в Квебеке с 2 651 и 2304 МВт, соответственно. На всех этих объектах есть большие резервуары для хранения воды. Хотя гидроэнергетика является возобновляемой, использование этой технологии связано с серьезным воздействием на окружающую среду. Изменения в количестве и времени стока воды в реках наносят серьезный экологический ущерб, как и обширные наводнения, которые происходят при разработке водохранилища (см. Главу 20).

Изображение 13.5. Гидроэлектроэнергия — возобновляемый источник энергии. Этот объект использует часть потока реки Ниагара для выработки электроэнергии. Источник: Б. Фридман.

Солнечная энергия

Солнечная энергия постоянно доступна в течение дня, и ее можно использовать различными способами в качестве возобновляемого источника энергии. Например, он накапливается растениями по мере роста, так что их биомасса может быть собрана и сожжена для высвобождения ее потенциальной энергии (см. «Энергия биомассы» ниже).

Солнечная энергия также может удерживаться внутри застекленного пространства.Это происходит потому, что стекло прозрачно для видимых длин волн солнечного света, но не для большей части инфракрасного. Это позволяет использовать пассивные солнечные или «тепличные» конструкции для обогрева зданий. Солнечную энергию также можно улавливать с помощью черных поверхностей с высокой степенью поглощения для нагрева воды или другой жидкости, которая затем может быть распределена по трубам для обогрева внутренних помещений здания.

Солнечная энергия также может использоваться для производства электроэнергии с использованием фотоэлектрической технологии (солнечных элементов), которая преобразует электромагнитную энергию непосредственно в электричество.В другой технологии большие параболические зеркала с чрезвычайно высокой степенью отражения используются для фокусировки солнечного света в замкнутом объеме, содержащем воду или другую жидкость, которая нагревается и генерирует пар, который используется для привода турбины для выработки электроэнергии.

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия может быть использована в очень немногих местах, где магма встречается относительно близко к поверхности и нагревает грунтовые воды. Горячая вода может быть выведена по трубопроводу на поверхность, где ее теплота используется для обогрева зданий или для выработки электроэнергии.Кроме того, меньшая энергоемкость слегка подогретой геотермальной воды, которая присутствует почти повсюду, может быть получена с помощью технологии теплового насоса и использована для обогрева помещений или обеспечения теплой воды для производственного процесса. Геотермальная энергия является возобновляемым источником до тех пор, пока запас грунтовых вод, доступных для нагрева в земле, не истощается из-за чрезмерной откачки.

Энергия ветра

Кинетическая энергия движущихся воздушных масс или энергия ветра могут быть получены и использованы различными способами.Парусник использует энергию ветра для движения по воде, ветряная мельница может использоваться для подъема грунтовых вод для использования на поверхности, а ветряные турбины предназначены для выработки электроэнергии. Обширные ветряные электростанции, состоящие из множества высокоэффективных ветряных турбин, были построены для выработки электроэнергии в постоянно ветреных местах во многих частях мира. В 2014 году установленная мощность ветряных электростанций Канады составляла 8 517 МВт, из которых 24 имели мощность более 100 МВт (Canadian Wind Energy Association, 2014).Крупнейшие ветряные электростанции — Сеньори де Бопре (QC, 272 МВт), Gros-Morne (QC, 212 МВт), Amaranth (ON, 200 МВт) и Wolfe Island (197 МВт).

Изображение 13.6. Ветер все чаще используется в качестве источника коммерческой энергии в Канаде. Эти ветряные турбины работают недалеко от Тилбери на юго-западе Онтарио. Источник: Б. Фридман.

Приливная энергия

Приливные циклы развиваются из-за гравитационного притяжения между Землей и Луной. В некоторых прибрежных районах приливная энергия, кинетическая энергия приливных потоков, может быть использована для привода турбин и выработки электроэнергии.В заливе Фанди на востоке Канады наблюдаются огромные приливы, которые могут превышать 16 м в верхней части залива. Среднемасштабная (20 МВт) установка с приливной энергией была разработана в Аннаполис-Роял в Новой Шотландии. Существует потенциал для гораздо большего развития приливной энергии в заливе Фанди, и в настоящее время ведутся технологические исследования для установки дополнительных сооружений в различных местах там. В новых установках будут использоваться приливные турбины, которые устанавливаются на дно или подвешиваются в толще воды, что позволяет избежать ущерба окружающей среде, связанного с плотиной.

Волновая энергия

Волны на поверхности океана — еще одно проявление кинетической энергии. Волновую энергию можно использовать с помощью специально сконструированных буев, которые вырабатывают электричество, когда они подпрыгивают вверх и вниз, хотя эта технология еще не получила промышленного развития.

Энергия биомассы

Биомасса деревьев и других растений содержит потенциальную химическую энергию. Эта энергия биомассы на самом деле является солнечной энергией, которая была зафиксирована посредством фотосинтеза.Торф, добываемый на болотах, является разновидностью ископаемой биомассы.

Подобно углеводородному топливу, биомассу можно сжигать для получения тепловой энергии для промышленных целей, а также для обогрева домов и больших зданий. Биомассу также можно сжигать на промышленных электростанциях, обычно для выработки пара, который может использоваться для привода турбины, вырабатывающей электричество. Биомассу также можно использовать для производства метанола, который можно использовать в качестве жидкого топлива в транспортных средствах и для других целей.

Если экосистемы, из которых собирается биомасса, управляются для обеспечения послеуборочного восстановления растительности, этот источник энергии можно рассматривать как возобновляемый ресурс.Однако торф всегда добывается быстрее, чем он накапливается в болотах и ​​других водно-болотных угодьях, поэтому он не является возобновляемым источником энергии биомассы.

Энергопотребление

Потребление энергии в разных странах сильно различается, во многом в зависимости от различий в их населении, степени развития и индустриализации (таблица 13.8). В целом, потребление первичной энергии на душу населения (это относится к коммерчески реализуемым видам топлива, включая возобновляемые источники энергии, используемые для выработки электроэнергии) в менее развитых странах составляет менее 1 тнэ на человека в год.Однако в менее развитых странах относительно более широко используется некоммерческое или «традиционное» топливо для пропитания и местной торговли, например древесина, древесный уголь, сушеный навоз и отходы пищевой промышленности, такие как скорлупа кокосовых орехов. и жом (остатки прессования сахарного тростника). Использование традиционных видов топлива не отражено в данных таблицы 13.8.

Страны, которые быстро развиваются, занимают промежуточное положение по уровню потребления энергии на душу населения, но темпы их использования быстро растут в связи с их индустриализацией.В Малайзии, например, национальное потребление первичной энергии увеличилось на 167% в период с 1993 по 2013 год, в то время как в Южной Корее оно увеличилось на 118%, в Китае на 270%, в Индии на 189% и в Бразилии на 103% ( для сравнения, рост составил 17% в Канаде и 11% в США; WRI, 2014). В то время как использование энергии в этих и других быстро развивающихся странах выросло, их зависимость от традиционных видов топлива снизилась. Это происходит из-за того, что традиционное топливо относительно громоздко, дымно и менее удобно в использовании, чем электричество или ископаемое топливо, особенно в городских условиях, где все больше людей проживает.Кроме того, запасы древесины, древесного угля и других традиционных видов топлива сильно истощились в наиболее быстро развивающихся странах, особенно вблизи городских районов.

Относительно развитые страны имеют высокое потребление энергии на душу населения (таблица 13.8). Их потребление энергии обычно составляет более 3-х т.н.э. на человека и почти полностью связано с электричеством и ископаемым топливом. В расчете на душу населения самыми энергоемкими странами мира являются Канада и США (9.38 и 7,13 т.н.э. на человека, соответственно), что более чем в 40-50 раз превышает потребление на душу населения по сравнению с людьми, живущими в наименее развитых странах мира.

Таблица 13.8. Потребление первичной энергии в отдельных странах в 2013 году. Первичная энергия относится к видам топлива, которые продаются на коммерческой основе, включая возобновляемые источники энергии, используемые для производства электроэнергии. Национальное потребление энергии в основном отражает размер экономики страны и ее населения, в то время как потребление на душу населения позволяет сравнивать интенсивность образа жизни обычных людей.Источник: данные BP (2014).

По общему объему потребляемой энергии крупнейшими потребителями являются Китай (2 852 тнэ в 2013 г.), США (2 266 тнэ) и Россия (699 тнэ). Канада — высокоразвитая страна, но из-за умеренного населения и экономики в целом она потребляет значительно меньше энергии, около 333 тнэ.

Использование коммерческой энергии в Канаде увеличилось на 116% в период с 1965 по 1990 год и на 33% в период с 1990 по 2013 год, в то время как потребление на душу населения увеличилось на 54% и 4% за те же периоды, соответственно (Рисунок 13.2). Тот факт, что потребление энергии на душу населения росло намного медленнее, чем потребление в стране, предполагает, что канадцы стали более эффективно использовать энергию, особенно в последнее время. Небольшие автомобили, улучшенная газовая экономия транспортных средств, лучшая изоляция жилых и коммерческих зданий, а также использование более эффективных промышленных процессов — все это способствовало повышению эффективности. Тем не менее, хотя этот прирост энергоэффективности был значительным, он был более чем компенсирован ростом доли владения автомобилями, бытовой электроникой и другими энергоемкими продуктами и технологиями на душу населения.Также важным было значительное увеличение промышленного использования энергии, связанное с разработкой нефтеносных песков в Альберте в течение последних нескольких десятилетий. Эти последние изменения привели к значительному увеличению общего потребления энергии в Канаде.

Рисунок 13.2. Тенденции потребления первичной энергии в Канаде. Обратите внимание на разные масштабы национального потребления энергии (1018 Дж) и потребления на душу населения (1012 Дж / человека). Источники: данные British Petroleum (2013 г.).

Интенсивное потребление энергии канадцами отражает высокую степень индустриализации нашей национальной экономики.Также значительным является относительное достаток среднего канадца (по сравнению со средним глобальным показателем). Богатство позволяет людям вести относительно роскошный образ жизни с легким доступом к энергоемким удобствам, таким как автомобили, бытовая техника, отопление и кондиционирование воздуха. Канада также большая страна, поэтому на путешествия расходуются относительно большие затраты энергии. Кроме того, из-за холодного зимнего климата люди тратят много энергии, чтобы согреться.

Как было рассмотрено в главе 12, устойчивое предприятие не может поддерживаться в первую очередь за счет добычи невозобновляемых источников энергии или других ресурсов.Следовательно, устойчивая экономика должна основываться на использовании возобновляемых источников энергии.

Однако большая часть производства энергии в промышленно развитых странах основана на невозобновляемых источниках. В среднем по относительно развитым странам, показанным в таблице 13.9, невозобновляемые ископаемые виды топлива и ядерная энергия составляют 91% от общего потребления энергии. Возобновляемые источники, такие как гидроэлектрическое, геотермальное, солнечное, ветровое топливо и топливо из биомассы, составляют лишь около 9%. При такой небольшой зависимости от невозобновляемых источников становится ясно, что основные экономики мира еще не близки к созданию устойчивых энергетических систем.Учитывая быстрые темпы истощения запасов невозобновляемых источников энергии, возникает вопрос, как долго можно поддерживать энергоемкую экономику развитых стран.

Таблица 13.9. Энергопотребление в отдельных странах в 2013 году. Данные представлены в единицах 106 тонн нефтяного эквивалента. Источник: данные British Petroleum (2014 г.).

Из общего объема потребления первичной энергии Канадой в 2013 году 31% приходился на нефть, 28% — на природный газ, 6% — на уголь и 7% — на атомную энергию (Рисунок 13.3). На эти невозобновляемые источники энергии приходится 72% от общего использования первичной энергии в Канаде. Большая часть оставшейся продукции поступает от гидроэлектроэнергии (27%), которая является возобновляемой (хотя она может нанести значительный экологический ущерб в результате затопления с целью создания резервуаров и может потребовать больших объемов невозобновляемых ресурсов для строительства плотин, линий электропередачи и соответствующая инфраструктура; см. главу 20). Еще 1,3% связано с использованием других возобновляемых источников энергии, таких как ветер и биомасса.Конечно, существуют также воздействия на окружающую среду, связанные с заготовкой деревьев и других видов биомассы для использования в качестве топлива (см. Главу 23).

Рисунок 13.3. Источники первичной энергии в Канаде. В целом около 86% коммерческого потребления энергии приходится на невозобновляемые источники. Данные за 2006 год в единицах 106 тонн нефтяного эквивалента. Биомасса включает как твердую, так и жидкую формы, а «другие возобновляемые источники энергии» включают геотермальную, солнечную и ветровую. Источник: данные British Petroleum (2008)

.

Электроэнергия, производимая государственными или частными коммунальными предприятиями, составляет большую часть энергии, используемой промышленностью, учреждениями и жилыми домами в Канаде.Около 61% из 615 миллионов МВт-часов электроэнергии, произведенной в 2012 году, было произведено гидроэлектростанциями, 22% — из ископаемых источников и 15% — с помощью ядерных технологий (Статистическое управление Канады, 2013). В секторе возобновляемых источников энергии на долю гидроэнергетики приходилось 96% производства электроэнергии, на ветер — 3%, а на другие — 1%.

Невозобновляемые ресурсы всегда уменьшаются по мере их использования. Хотя невозобновляемые источники энергии можно с большим энтузиазмом использовать для достижения экономического роста, они не могут быть основой устойчивой экономики.Только возобновляемые ресурсы могут сыграть эту фундаментальную роль. В этой главе мы узнали, что невозобновляемые ресурсы, жизненно важные для функционирования современных «передовых» экономик, таких как экономика Канады, быстро истощаются. Например, срок службы мировых запасов меди составляет всего около 39 лет, никеля — 30 лет, а цинка — 19 лет. Среди ископаемых видов топлива индекс жизни мировых запасов нефти составляет около 58 лет, природного газа — 55 лет, а угля — 113 лет.Хотя верно, что продолжающаяся разведка приведет к обнаружению дополнительных запасов этих и других невозобновляемых ресурсов, есть пределы для этих дальнейших открытий. Кроме того, около 72% потребления первичной энергии в Канаде основано на невозобновляемых источниках, как и 39% выработки электроэнергии. Поскольку запасы всех невозобновляемых ресурсов быстро истощаются как в Канаде, так и во всем мире, долгосрочная устойчивость энергоемких экономик развитых стран и образа жизни их граждан весьма сомнительна.

1. Используя информацию из этой главы, опишите производство и использование невозобновляемых ресурсов в Канаде и в мире.
2. Покажите, как промышленно развитые страны в основном полагаются на невозобновляемые ресурсы для поддержания своей экономики. Может ли такое использование ресурсов продолжаться очень долго? Почему или почему нет?
3. Какие различные невозобновляемые и возобновляемые источники энергии доступны для использования в промышленно развитых странах? Каковы будущие перспективы увеличения использования возобновляемых источников?
4. Каковы основные источники энергии и материалов, в основе которых лежит солнечный свет? Какие из этих ресурсов вы считаете возобновляемыми, а какие нет?

1. Укажите способы прямого и косвенного использования энергии.Как можно снизить потребление энергии для каждого из ваших основных видов использования? Как снижение потребления энергии повлияет на ваш образ жизни?
2. Каковы очевидные препятствия на пути широкого внедрения возобновляемых источников материалов и энергии в странах с развитой экономикой (например, в Канаде)?
3. Какова роль невозобновляемых и невозобновляемых ресурсов в устойчивой экономике?
4. Биомасса, ветер и гидроэлектроэнергия — все это примеры возобновляемых источников энергии. Изучите распределение источников энергии для нескольких стран в таблице 13.9 и обсудите, почему они больше не полагаются на возобновляемые источники энергии.
5. Составьте списки очевидных преимуществ и рисков, связанных с ядерной энергетикой. Сосредоточьтесь на ресурсных и экологических проблемах, таких как истощение ископаемых видов топлива, выбросы парниковых газов и долгосрочное удаление токсичных и опасных отходов.

1. Комитет Палаты общин изучает устойчивость канадской экономики. Вы — ученый-эколог, и комитет попросил вас дать им совет по повышению устойчивости использования материалов и энергии.Что бы вы сказали им об устойчивости нынешнего использования? Какие улучшения вы бы порекомендовали?

Alberta Energy. 2008. Нефтяные пески Альберты. https://web.archive.org/web/20160505003335/http://oilsands.alberta.ca/

Бритиш Петролеум (БП). 2014. Статистический обзор мировой энергетики, 2014. https://web.archive.org/web/20141025054702/http://www.bp.com/en/global/corporate/about-bp/energy-economics/statistical- review-of-world-energy.html

Канадская ядерная ассоциация.2005. Ядерная энергия. https://cna.ca/

Канадская ассоциация производителей нефти (CAPP). 2014. Статистический справочник. http://www.capp.ca/library/statistics/handbook/Pages/default.aspx По состоянию на ноябрь 2014 г.

Канадская ассоциация ветроэнергетики. 2014. Установленная мощность. http://canwea.ca/wind-energy/installed-capacity/ По состоянию на ноябрь 2014 г.

Chiras, D.D., and J.P. Reganold. 2009. Сохранение природных ресурсов: управление для устойчивого будущего. 10-е изд. Прентис-Холл, Верхняя Седл-Ривер, штат Нью-Джерси.

Craig, J.R., D.J. Воан, Б.Дж. Скиннер и Д. Воган. 2001. Ресурсы Земли: происхождение, использование и воздействие на окружающую среду. 3-е изд. Прентис-Холл, Верхняя Седл-Ривер, штат Нью-Джерси.

Фридман, Б. 1995. Экология окружающей среды, 2-е изд. Academic Press, Сан-Диего, Калифорния.

Фридман Б., Дж. Хатчингс, Д. Гвинн, Дж. Смол, Р. Суффлинг, Р. Теркингтон, Р. Уокер и Д. Базли. 2014. Экология: канадский контекст. 2-е изд. Нельсон Канада, Торонто, Онтарио.

Харрис, Дж. М. и Б.Плотва. 2014. Экономика окружающей среды и природных ресурсов: современный подход. 3-е изд. Рутледж, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.

Холечек, Дж. Л., Р. А. Коул, Дж. Фишер и Р. Вальдес. 2002. Природные ресурсы: экология, экономика и политика. 2-е изд. Прентис-Холл, Ист-Резерфорд, штат Нью-Джерси.

Министерство природных ресурсов Канады (NRC). 2014a. Добыча полезных ископаемых в Канаде по провинциям и территориям. NRC, Оттава, Онтарио. http://sead.nrcan.gc.ca/prod-prod/ann-ann-eng.aspx

Министерство природных ресурсов Канады (NRC).2014b. Об угле. NRC, Оттава, Онтарио. http://www.nrcan.gc.ca/energy/coal/4277

Рипли, E.A., R.E. Редманн, А.А. Краудер. 1996. Влияние горной промышленности на окружающую среду. Сент-Люси Пресс, Делрей-Бич, Флорида.

Статистическое управление Канады. 2013. Таблица 127-0007. Производство электроэнергии по классам производителей электроэнергии. Таблица 127-0007, Статистическое управление Канады, Оттава, Онтарио. http://www5.statcan.gc.ca/cansim/a26?lang=eng&retrLang=eng&id=1270007&&pattern=&stByVal=1&p1=1&p2=-1&tabMode=dataTable&csid=

Статистическое управление Канады.2014a. Валовой внутренний продукт (ВВП) в базовых ценах по Североамериканской отраслевой классификации (НАИКС), годовой (в долларах). Таблица 379-0029, база данных CANSIM. Статистическое управление Канады, Оттава, Онтарио. http://www5.statcan.gc.ca/cansim/a26?lang=eng&retrLang=eng&id=37

&&pattern=&stByVal=1&p1=1&p2=1&tabMode=dataTable&csid= Доступно в ноябре 2014 г.

Статистическое управление Канады. 2014b. Отчет о спросе и предложении энергии в Канаде, предварительный отчет за 2012 год. 57-003-X, Статистическое управление Канады, Оттава, Онтарио.http://www.statcan.gc.ca/pub/57-003-x/57-003-x2014002-eng.pdf

Статистическое управление Канады. 2014c. Поставка и реализация сырой нефти и эквивалента, ежемесячно (кубометры). Таблица 126-0001, база данных CANSIM. http://www5.statcan.gc.ca/cansim/a26?lang=eng&retrLang=eng&id=1260001&paSer=&pattern=&stByVal=1&p1=1&p2=-1&tabMode=dataTable&csid= По состоянию на ноябрь 2014 г.,

Титенберг, Т. и Л. Льюис. 2011. Экономика окружающей среды и природных ресурсов, 9-е изд.. Эддисон Уэсли, Бостон, Массачусетс.

Геологическая служба США. 2014. Обзор минерального сырья за 2014 год. Http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/

ГЛАВА 1. ОБЗОР ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГИИ

а. ПОЛИТИЧЕСКИЕ ВЫГОДЫ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
b. ЭКОНОМИЧНОСТЬ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГИИ

Что такое «Возобновляемые ресурсы»?

Термин «возобновляемые источники энергии» обычно применяется к этим энергоресурсам. и технологии, общей характеристикой которых является то, что они неистощаемы или естественно пополняемый.

Возобновляемые ресурсы включают солнечную энергию, ветер, падающую воду, тепло земля (геотермальная), растительные материалы (биомасса), волны, океанские течения, температура различия в океанах и энергии приливов. Технологии возобновляемой энергии производить электроэнергию, тепло или механическую энергию путем преобразования этих ресурсов либо к электричеству или к движущей силе. Политик, озабоченный развитием национальной энергосистемы будет сосредоточено на тех ресурсах, которые установили сами по себе коммерчески и экономически эффективны для сетевых приложений.Такой коммерческие технологии включают гидроэнергетику, солнечную энергию, получаемое топливо из биомассы, энергии ветра и геотермальной энергии. Волна, океанское течение, океан тепловые и другие технологии, которые находятся в стадии исследования или ранней коммерции стадии, а также технологии неэлектрических возобновляемых источников энергии, такие как солнечные водонагреватели и геотермальные тепловые насосы также основаны на возобновляемых источниках, но выходит за рамки данного Руководства по .

В целях установления правового режима, регулирующего и поощряющего частный сектор инвестиции в возобновляемые ресурсы и технологии, стратег будет использовать три концептуальных подхода.А также вышеупомянутые технических определений, как политических, определений и юридических, определений, фактор в политическом определении того, какие ресурсы заслуживают отдельного рассмотрения как «возобновляемые ресурсы».

Дайте широкое определение «Возобновляемым ресурсам», а затем поясните это определение. путем определения каждого конкретного возобновляемого ресурса ( например, «геотермальный энергия »означает тепло земли». )

С политической точки зрения возобновляемых источников энергии можно разделить на множество категорий в зависимости от политических целей или задач рассмотрение.Например, в данной стране возобновляемые ресурсы могут быть выделены классифицируя хорошо зарекомендовавшие себя и неразвитые; те, у которых есть немедленный потенциал развития, по сравнению с теми, у которых его нет; и те, у кого есть потенциал в сельской местности, по сравнению с теми, у кого есть городская база клиентов. Политическая точка зрения политика в одной стране может заключаться в оправдании различного обращения для установленных ресурсов, таких как большая гидроэлектростанция из зарождающихся ресурсов например геотермальный.В другой стране может быть наоборот. Точно так же все возобновляемых ресурсов может рассматриваться по-разному для городского применения чем для сельского применения.

Избегайте рабочих определений. Например, если разные виды гидроэнергетики должны рассматриваться по-разному по политическим или юридическим причинам, рассмотрите такое обращение на рабочем языке, а не по определению.

С юридической точки зрения, существующих законов, таких как землепользование, водные ресурсы, горнодобывающая промышленность, и законы об углеводородах должны быть тщательно изучены, чтобы определить их потенциальную юрисдикцию сверх и применимость к возобновляемым ресурсам.Важно определить, что технологии должны считаться «возобновляемыми» для целей любой законодательный акт. В таком законодательстве можно определить «возобновляемые ресурсы». в зависимости от ситуации, учитывая состояние освоения природных ресурсов в этом страна. Если суд, законодатель или исполнительная власть толкуют закон строго, термин «возобновляемые ресурсы», используемый в законодательном акте, означает что в этом конкретном законодательном акте говорится, что это означает, но только для целей этого конкретного законодательства.Таким образом, если закон определяет уголь как «возобновляемый», но без учета ветра, это юридическое определение будет иметь преимущественную силу без ссылки на технические характеристики любого топлива. Однако в большинстве правовых режимов термин «возобновляемая энергия» используется для обозначения естественно восполняемых топливо из тех видов топлива, которых земля обеспечена постоянными запасами. В основными примерами ресурсов с ограниченными запасами являются ископаемые виды топлива (в основном уголь, нефть, природный газ, битуминозные пески и горючие сланцы) и ядерное топливо (в основном уран, торий, дейтерий и литий).

Могут ли все возобновляемые источники энергии регулироваться общей политикой?

Политики должны осознавать сходство, а также различия среди возобновляемых источников энергии.

С точки зрения стратега, может быть важно определить могут ли и в какой степени разрабатываться энергетические планы, законы и постановления используя общую концепцию «возобновляемые ресурсы»:

· Есть отличия возобновляемых ресурсы и их приложения, чтобы законодательство могло должным образом учитывать технология возобновляемых ресурсов по технологии?

· Достаточно ли общего, что Можно ли рассматривать освоение возобновляемых ресурсов как общую проблему?

Установите цель, специфичную для каждого возобновляемого ресурса, которая предназначен для достижения национальных целей.

По сути, ответ зависит от того, почему задается вопрос, и в в какой стране применяется политика. Однако есть рекомендации, которые может оказаться полезным для стратегов, принимающих такое решение в любой стране. По сути, форма должна следовать за функцией. Другими словами, необходимо чтобы стратег понимал природу каждого из возобновляемых ресурсов и характер процесса разработки каждого из этих ресурсов.

Ресурсы принципиально разные. Хотя любой ресурс, который полагается на тепло или движение Земли, Луны или Солнца (или радиация) для производства энергии для потребления человеком является возобновляемым ресурсом, способы использования ресурсов достаточно разные, чтобы законы и постановления управление этими ресурсами обычно имеет дело с каждым ресурсом на индивидуальной основе — отношение к каждому ресурсу как к уникальному.В настоящее время основные коммерческие сети, подключенные к возобновляемые ресурсы: гидроэлектроэнергия, геотермальная энергия, биомасса, энергия ветра и солнечная. В большинстве правовых режимов гидроэлектрические и геотермальные ресурсы идентифицируются как общие для жителей страны и правительством в их пользу.

· Геотермальные ресурсы требуется извлечение (и повторная инъекция). Бурение на геотермальные ресурсы предполагает: многие из тех же дискретных соображений, что и при бурении на нефть (углеводороды) и индивидуальный подход является разумным.

Геотермальные ресурсы

· Гидроресурсы неразрывно связаны связаны с правами на поверхностные воды, включая питьевую воду, судоходство, ирригацию, право судоходства и отдыха. Исторические сложности разборки эти противопоставленные права обычно диктуют индивидуальный подход к гидроэлектростанциям. проблемы с ресурсами.

Гидроресурсы

· Ветровая и солнечная энергия ресурсы — энергия ветра и солнца — обычно считаются бесплатными для принимая.Основная проблема ресурсов обоих этих возобновляемых источников энергии — поверхностная. земельные участки. Поэтому нет общих технических требований к индивидуальному лечению.

Ветровая и солнечная энергия

· Биомасса в широком смысле термин, часто охватывающий древесину и древесные отходы, сельскохозяйственные отходы и остатки, энергетические культуры и — иногда — ресурсы свалочного газа. Доступность ресурсов и стоимость может сильно варьироваться, и ресурсы могут потребовать управления типа не часто требуется для других возобновляемых источников энергии.Индивидуальное лечение — это один метод решения этой проблемы.

Биомасса

Каковы применения возобновляемых источников энергии?

Приложения возобновляемых источников энергии обычно делятся на две категории или приложения: «в сети» и «вне сети».

· A «сетка» май быть определенным как интегрированная система генерации, передачи и распределения обслуживая многочисленных клиентов.Характерно, что сетка представляет собой портфель генерирующих единицы, работающие под управлением центрального диспетчерского центра. Сетки могут быть национальный, региональный или местный (в последнем случае они обычно к как «мини-сети» ) .

· «внутри сети» и «вне сети» — это термины, которые описывают, как доставляется электроэнергия. Технически каждый один из коммерческих возобновляемых источников энергии может быть установлен как сетевые и автономные.Кроме того, несмотря на то, что более крупные установки мегаватт имеют тенденцию быть подключенными к сети, крупные возобновляемые электростанции могут быть выгодно построены “внутри забор »- термин , описывающий самогенератор, завод, построенный для поставлять продукцию одному заказчику, например, шахте, производственному предприятию или агробизнесу. Гидроэлектростанции, биомассы и геотермальные установки, как правило, экономичны при уровни мощности значительно превышают один мегаватт (1 МВт) и, следовательно, обычно — но не обязательно — разрабатывается и финансируется как базовый нагрузка » энергоресурса ( у.е.э., нормально работающий генерирующий объекты внутри инженерной системы) и подключены к сети. Солнечные батареи и «ветряные фермы» также могут быть подключены к сети.

· «Автономные» приложений, в общем, обслуживают только одну нагрузку, например, дом или малый бизнес. От сетки приложения могут принимать разные формы, от фотоэлектрических для отдельной деревни дом для централизованных ветряных мельниц для питания деревенского водяного насоса или коммерческого устройство для зарядки аккумуляторов.Эти автономные приложения обычно используется в отдаленных или сельских районах.

· «Мини-сети» имеют начали разрабатывать системные инженеры в последние несколько лет для изолированных сообщества. Эти системы могут объединять энергию ветра, солнца и, в некоторых случаях, дизельные генераторы и / или системы хранения для обеспечения энергией из различных источников более чем одному покупателю, обычно деревне или кооперативу.

· Помимо производства электроэнергии, технологии возобновляемых источников энергии могут служить ряду других ценных сетевых роли.

— Для поддержки сети где-то рядом строится электростанция. линия передачи для устранения высокого сопротивления в линии. Это снижает передачу потерь и предотвращает деградацию дорогостоящего оборудования подстанции из-за чрезмерное нагревание (это приложение типа «распределенная генерация» ) .

— В распределенной генерации, в отличие от генерации на центральной станции, электростанции меньше по размеру и расположены в большем количестве мест в сети.Этот снижает затраты на передачу. Распределенная генерация имеет тенденцию давать наибольший возвращается в тех местах, где это предотвращает необходимость увеличения пропускной способности.

— Биомасса и геотермальные источники хорошо подходят для регенерации.

· Эта таблица не является исчерпывающей. Есть много другое использование каждой технологии.

· Эта таблица не является исчерпывающей, но перечисляет некоторые из распространенных внесетевых приложений, для которых возобновляемая энергия лучше всего подходит.

— Электроэнергия и тепло для отдаленных деревень, островов, туристических объектов, промышленные и военные объекты, дома, клиники, школы и магазины.

— Перекачка, обеззараживание и опреснение воды.

— Станции связи, средства навигации и дорожные сигналы.

· Для большинства типов энергетических приложений, включенных и вне сети одна или несколько технологий использования возобновляемых источников энергии являются конкурентоспособными по стоимости.

· Миллионы долларов по всему миру тратятся впустую коммунальными службами, правительствами, предприятиями и частными лицами, игнорирующими возможности повышения рентабельности за счет использования возобновляемых источников энергии.

· Лица, принимающие решения в области энергетики, могут улучшить свои затраты на электроэнергию и производительность за счет всестороннего и осознанного рассмотрения возобновляемые источники энергии каждый раз, когда они выбирают энергетическую технологию.

а. ПОЛИТИКА ПРЕИМУЩЕСТВА ОБЪЕКТОВ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГИИ

Анализ затрат и результатов — общепринятый метод оценки стоимости конкурирующих источников энергии.

Хотя полный список преимуществ возобновляемых источников энергии может быть очень обширные, их можно разделить на четыре категории: окружающая среда, диверсификация, устойчивость и экономика.

Возобновляемые ресурсы экологически безвредны.

Объекты возобновляемой энергетики обычно очень незначительно влияют на окружающую их среду. среда. Выбросы в воздух нежелательных или вредных для здоровья веществ, земля или вода, обычно связанные с другими формами генерации, могут быть уменьшены значительно за счет использования возобновляемых источников энергии. Чистые технологии также могут производить значительные косвенные экономические выгоды.Например, в отличие от объектов, работающих на ископаемом топливе, возобновляемые источники энергии объекты не нужно будет оснащать технологией очистки, чтобы уменьшить загрязнения воздуха, и стране не нужно будет тратить ресурсы на очистку загрязненных реки или земля вокруг участков, загрязненных побочными продуктами ископаемого топлива. Кроме того, они обеспечивают снижение выбросов парниковых газов и должны рынок кредитов на выбросы в атмосферу появится, как и предсказывалось, страны с сильный портфель проектов в области возобновляемых источников энергии может помочь в борьбе с загрязнением кредиты, которые можно обменять на твердую валюту.Наконец, наличие чистой окружающей среды профиль повышает привлекательность проектов возобновляемой энергетики в глазах инвесторов, особенно многосторонние агентства развития, многие из которых работают под руководящие принципы, требующие продвижения экологически чистых технологий.

Возобновляемые ресурсы способствуют диверсификации энергетики.

Развитие разнообразного портфеля генерирующих активов снижает как зависимость от какой-либо конкретной формы технологии или топлива и ее уязвимость для перебоев в поставках и повышения цен.

Основное долгосрочное преимущество возобновляемых технологий заключается в том, что когда-то возобновляемые источники проект был построен и полностью разрушен, он становится постоянным, экологически чистый и недорогой компонент энергосистемы страны. Фактически, строительство объекта возобновляемой энергетики дает будущим поколениям низкозатратный энергетический объект, который производит электроэнергию с минимальным воздействием на окружающую среду или без нее. деградация.

Возобновляемые ресурсы устойчивы.

Возобновляемые технологии предназначены для работы на практически неисчерпаемых или неисчерпаемых ресурсах. восполняемые запасы природного «топлива». Расширение национальных электроснабжение за счет привлечения инвестиций в проекты возобновляемой энергетики, по определению, стратегия устойчивого роста, поскольку эксплуатация объектов не истощает ограниченные ресурсы Земли.

Объекты возобновляемой энергетики повышают ценность общей ресурсной базы страны, используя местные ресурсы страны для производства электроэнергии поколение.Более того, поскольку эти объекты работают на «топливе», являются как местными, так и возобновляемыми (в отличие от импортного ископаемого топлива), они могут уменьшить проблемы с платежным балансом. Снижение зависимости от импорта топлива снижает подверженность колебаниям валютных курсов и волатильности цен на топливо. Конструкция и эксплуатация проектов по возобновляемым источникам энергии обычно приводит к значительным экономическим последствиям на местном уровне. деятельность, часто в ранее «бедных ресурсами» районах страны. Таким образом, проекты в области возобновляемых источников энергии выступают в качестве двигателей регионального экономического развития.В случае крупномасштабных сетевых проектов потребуется приобретение сервитутов. и местные рабочие, нанятые для строительства и эксплуатации объекта. Часто местная промышленность, такая как сахарная фабрика или бумажная фабрика (когда технология биомассы занят) будет связан с развитием, расширяя возможности для совместных предприятий между местными землевладельцами и частными инвесторами, которые могут поставлять технологическая экспертиза. Небольшие объекты часто привлекают местных частных участие сектора.Участие на местном уровне, в свою очередь, стимулирует новую экономическую активность. в мультипликативном эффекте и увеличивает стоимость местной налоговой базы.

Приложение A содержит краткие описания возобновляемых источников энергии. технологии, их применение и воздействие на окружающую среду. Читатели заинтересованы при получении дополнительных знаний в отношении любой из этих технологий следует также проконсультируйтесь со спонсирующими торговыми ассоциациями США / ECRE, также указанными в Приложение B Руководства.

г. ЭКОНОМИЧНОСТЬ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГИИ

Главный вопрос для стратега заключается в том, генерирует ли энергия из возобновляемых источников энергии является доступным с учетом предоставляемых услуг.

В целом, цель специалистов по выработке электроэнергии состоит в том, чтобы доставить электроэнергию максимальному количеству клиентов по минимально возможной цене. Политическая приемлемость энергии, вырабатываемой из любого источника, будет зависеть от конечного тариф для потребителя в зависимости от полученной выгоды.

Производит ли возобновляемая энергия доступную электроэнергию?

На основе общей стоимости создание нового объекта по производству возобновляемой энергии по стоимости, конкурентоспособной по сравнению с обычным топливным оборудованием, при условии, что расчет стоимости учитывает долгосрочные затраты на топливо — и тем более, если учесть экологические затраты и выгоды. Поскольку это обобщение верно не во всех ситуациях Столкнувшись с разработчиком политики, разработчик политики должен будет применять рентабельность критерии адаптированы к каждой ситуации.

Каковы применимые критерии оценки экономической эффективности?

Любая технология производства электроэнергии (включая возобновляемые источники энергии) может быть платной. эффективен на одном рынке или в одном приложении, но не на другом. Нет простого исчисление, которое может применить разработчик политики, но ряд установленных критериев будет помочь в определении финансовой жизнеспособности производства возобновляемой энергии.

Качество и количество ресурса. Качество и количество возобновляемых ресурсов может определяться государственным ресурсом оценка, но застройщики из частного сектора обычно имеют собственное предварительное технико-экономическое обоснование и технико-экономические обоснования, которые могут быть более точными оценками коммерческих жизнеспособность данного проекта. Меры качества и количества ресурсов уникальны для каждого ресурса, но для каждой возобновляемой энергии качество ресурса и количество влияет на ввод энергии и эффективную мощность генерации средство.При разработке геотермальных ресурсов, например, температура Ресурс и растворенные примеси определяют необходимое производство оборудование. Стоимость производственного оборудования, в свою очередь, влияет на установленное стоимость и стоимость поставленной электроэнергии за киловатт-час. В биомассе качество и содержание БТЕ в топливе будет влиять на установленные затраты, а также на операции и эксплуатационные расходы.

Расположение ресурса. Близость ресурса к покупателю база напрямую влияет на затраты, как и близость к существующей инфраструктуре (дороги, линии электропередачи и т. д.), на объекты поддержки промышленности (бетонные заводы и т. д.), а также на производственную базу разработчиков технологий. В В случае геотермальной энергии глубина залегания ресурсов является основным фактором затрат. За гидро-, ветровые и солнечные технологии, климатические изменения (осадки, облака укрытие, сильные штормы) влияют на стоимость.Для биомассы расстояния транспортировки между источник топлива и генерирующая установка могут существенно повлиять на электроэнергию. Стоимость.

Расходы, взимаемые государством. Для частного девелопера, время это деньги. Время, затраченное на ответ на предложения по торгам, на получение необходимых разрешений, лицензий и концессий, а при заключении контрактов увеличивает затраты на возобновляемые проекты. Политик должен учитывать политику, которая организовать и упростить местные институциональные процессы.Такая политика может предотвратить добавление значительных затрат и задержек к тому, что в противном случае было бы очень рентабельным средство. Аналогичным образом, государственные налоги, сборы, тарифы и роялти. все передаются потребителю электроэнергии и влияют на стоимость киловатт-часа поставленной мощности.

Процесс разработки достаточно похож, что для многих целей с возобновляемыми ресурсами можно обращаться аналогичным образом. Используемый процесс разработки с помощью технологий гидроэнергетики, геотермальной энергии, энергии ветра, биомассы и возобновляемых источников солнечной энергии можно описать и проанализировать в трех дискретных этапах: «разведка», «Разведка» и «эксплуатация». каждый технология может использовать разные термины для этих трех этапов, но концепции похожи.

· Разведка деятельность, которая с помощью визуального наблюдения и научных исследований определяет, район может быть источником коммерчески эксплуатируемых ресурсов. Не влияет современное поверхностное использование земли.

· Разведка — деятельность который демонстрирует размеры, положение, характеристики и степень ресурсы по научным исследованиям.Это может повлиять на текущее использование поверхности земля. Для изучения потенциал некоторых возобновляемых ресурсов, таких как геотермальные и, в меньшей степени, градус, ветровые и гидроресурсы. Где разведка ресурсов стоит дорого, это может потребовать, чтобы исключительные права на соответствующие возобновляемые ресурсы в области быть награжден исследователем. Эти права могут быть предоставлены на ограниченный срок, но если разведка докажет коммерческую жизнеспособность ресурса, частный разработчик потребует, чтобы права на временную разведку быть преобразованы в права на долгосрочную эксплуатацию.

· Эксплуатация — деятельность что позволяет производить электроэнергию из возобновляемых источников, либо посредством промежуточного производства пара или прямого производства электроэнергии от химического или механического процесса. Исключительные долгосрочные права являются обязательным условием к устойчивости этого производства.

Затраты на финансирование. Для возобновляемых источников энергии большая часть общей суммы проекта Стоимость срока службы представлена ​​первоначальными капитальными затратами и будет понесена еще до того, как проект будет запущен. Стоимость возобновляемой энергии в технологические усилия, предпринятые в начале проекта, и все возобновляемые источники энергии доля «с предварительной загрузкой» профилей затрат.Как следствие, большая часть объектов новой генерации финансируется за счет проектного финансирования, при этом основная сумма и проценты (и прибыль) выплачиваются из доходов от проэкт.

Стоимость электроэнергии

Договор купли-продажи электроэнергии. «Договор купли-продажи электроэнергии» — договор мощности и мощности между собственником генерирующего объекта и его клиентов, а не кредитоспособность застройщика, обеспечивает кредит.Поскольку проекты в области возобновляемых источников энергии являются предварительными, затраты на капитал существенно влияет на установленную стоимость. Факторы высокого риска, связанные с первоначальные проекты, разработанные в новых ресурсных областях, также переводятся в более высокие стоимость капитала. Проблема для разработчиков политики страны — особенно в страна, которая стремится привлечь начальные проекты в новую ресурсную область — это внедрить новые механизмы снижения затрат на финансирование. Разработка таких механизмов может оказаться более продуктивным, если будет проведено консультации с застройщиком из частного сектора.Например, в некоторых ситуациях муниципальные заказчики могут иметь доступ к освобожденным от налогов или облигации с низкой процентной ставкой, которые можно использовать для финансирования энергетических проектов по более низкой цене. стоимости, чем если бы они финансировались за счет обычных заимствований.

В стремительно развивающуюся технологическую эпоху наиболее разумный курс на лицо, принимающее решения, должно избегать использования старой информации о том, возобновляемые технологии могут удовлетворить данную потребность в энергии.

Системные затраты. Стоимость или экономия затрат на интеграцию данной возобновляемой энергии генератор энергии в систему трудно определить количественно. Диверсифицируя сочетание энергоснабжения, система может защитить или защитить плательщика от потенциальной финансовые риски и волатильность изменения цен на топливо, изменение экологической требования и общие конструктивные недостатки, которые могут привести к большим эксплуатационным и эксплуатационные расходы. Можно исключить зависимость от импортного топлива и уравновесить тем самым уменьшаются проблемы с оплатой.За исключением биомассы, есть отсутствие внутренних затрат на топливо для установленного объекта по производству возобновляемой энергии. Следовательно, созданный объект возобновляемой энергии служит хеджированием от инфляции. на инфляционном рынке.

В качестве примера возобновляемого объекта в качестве инфляционного хеджирования можно изучить историю более старых плотин гидроэлектростанций. Следующая диаграмма иллюстрирует возобновляемые технологии, которые в настоящее время доступны в рынок.

· Все шесть секторов возобновляемой энергетики предлагают проверенные технологии, доступные на рынке. Все могут можно покупать сегодня в надежных и недорогих формах.

· «Коэффициент мощности» суммирует шаблоны вывода.

— Геотермальные электростанции и большинство биомассовых установок вырабатывают энергию базовой нагрузки.

— Большинство гидроэлектростанций и некоторые установки, работающие на биомассе, обладают высокой диспетчеризацией, предлагая диапазон вариантов от базовой до максимальной.

— Русловая гидроэлектростанция работает с перебоями, но имеет тенденцию к колебаниям в ее производительности. быть медленным и предсказуемым.

— Солнечная энергия колеблется от прерывистой до промежуточной, в зависимости от того, насколько хорошо он соответствует схеме использования энергии.

— Ветер прерывистый, но исследования показали, что большинство сеток могут добавлять прерывистый источник до 15% от их мощности без необходимости компенсаторное действие. Более высокие доли из непостоянных источников обычно легко разместить.

Определение возобновляемых ресурсов

Что такое возобновляемый ресурс?

Возобновляемый ресурс — это ресурс, который можно использовать многократно, и он не исчерпывается, потому что заменяется естественным образом.Возобновляемые ресурсы, по сути, имеют бесконечные запасы, такие как солнечная энергия, энергия ветра и геотермальное давление. Другие ресурсы считаются возобновляемыми, даже если на их обновление требуется время или усилия (например, древесина, кислород, кожа и рыба).

Большинство драгоценных металлов также являются возобновляемыми. Хотя драгоценные металлы не заменяются естественным образом, их можно переработать, поскольку они не разрушаются во время добычи и использования.

Ключевые выводы

• Спрос на возобновляемые ресурсы растет по мере того, как человеческое население продолжает расти.
• Энергия из возобновляемых источников снижает нагрузку на ограниченные запасы ископаемого топлива, которые считаются невозобновляемыми ресурсами.
• Использование возобновляемых ресурсов в больших масштабах требует больших затрат, и для того, чтобы их использование было рентабельным, необходимы дополнительные исследования.

Общие сведения о возобновляемых ресурсах

Возобновляемый ресурс отличается от невозобновляемого ресурса; невозобновляемый ресурс истощен и не может быть восстановлен после использования. Поскольку человеческое население продолжает расти, спрос на возобновляемые ресурсы возрастает.

Согласно Evaco, онлайн-публикации последних новостей, исследований и информации о возобновляемых источниках энергии и экологически чистом образе жизни, перенаселение является одним из основных факторов, влияющих на проблемы окружающей среды и природных ресурсов.

Типы возобновляемых ресурсов

Природные ресурсы — это форма капитала, и они известны как природный капитал. Биотопливо, или энергия, полученная из возобновляемых органических продуктов, в последние годы приобрело распространение в качестве источника энергии, альтернативного невозобновляемым ресурсам, таким как уголь, нефть и природный газ.Хотя цены на биотопливо по-прежнему выше, некоторые эксперты прогнозируют, что рост дефицита и силы спроса и предложения приведут к повышению цен на ископаемое топливо, что сделает цены на биотопливо более конкурентоспособными.

Однако цены на ископаемое топливо имеют тенденцию к снижению, отчасти из-за технологических достижений в производстве ископаемого топлива, а отчасти из-за снижения спроса во время пандемии COVID-19. Покупателям сырьевых товаров и лицам, определяющим политику, необходимо постоянно учитывать такие влияния при прогнозировании будущих изменений цен.

Типы биотоплива включают биодизель, альтернативу маслу, и зеленое дизельное топливо, которое производится из водорослей и других растений. Другие возобновляемые ресурсы включают кислород и солнечную энергию. Ветер и вода также используются для создания возобновляемой энергии. Например, ветряные мельницы используют естественную силу ветра и превращают ее в энергию.

Глобальное влияние возобновляемых ресурсов

Возобновляемые ресурсы стали центром экологического движения как в политическом, так и в экономическом плане.Энергия, полученная из возобновляемых ресурсов, значительно снижает нагрузку на ограниченные запасы ископаемого топлива, которое является невозобновляемым ресурсом. Проблема с использованием возобновляемых ресурсов в больших масштабах заключается в том, что они дороги и, в большинстве случаев, необходимы дополнительные исследования для того, чтобы их использование было рентабельным.

Использование устойчивой энергетики часто называют «зеленым» из-за положительного воздействия на окружающую среду. Источники энергии, такие как ископаемое топливо, при сжигании наносят ущерб окружающей среде и способствуют глобальному потеплению.Первым крупным международным соглашением по сокращению выбросов углекислого газа и глобального потепления стал Киотский протокол, подписанный в 1997 году. Кроме того, в 2015 году в Париже собрались мировые державы, чтобы объявить о сокращении выбросов и сосредоточиться на более широком использовании возобновляемых источников энергии .

Быстрый факт

EIA сообщает, что потребление биотоплива и других негидроэлектрических возобновляемых источников энергии более чем удвоилось с 2000 по 2018 год.

В качестве кандидата в президенты в 2016 году Дональд Трамп раскритиковал соглашение, заключенное в Париже, и пообещал вывести Соединенные Штаты в случае своего избрания.1 июня 2017 года он сделал именно это, заявив, что соглашение «подорвет» экономику США.

Для поощрения использования возобновляемых ресурсов существует множество стимулов, направленных на поощрение использования альтернативной энергии. Например, налоги на энергию устанавливают надбавку на ископаемое топливо, чтобы цены на возобновляемые ресурсы были более конкурентоспособными, и люди были более склонны к использованию возобновляемой энергии. Зеленые фонды, инвестиционные механизмы, такие как паевые инвестиционные фонды, поддерживают экологически чистые и устойчивые компании, инвестируя в них и помогая повышать экологическую осведомленность.

Эти стимулы, похоже, дают эффект. По данным Управления энергетической информации США (EIA), в 2018 году возобновляемая энергия произвела около 11,5 квадриллионов британских тепловых единиц (БТЕ). (Один квадриллион равен 1, за которым следуют 15 нулей.) Это количество энергии составляло 11% от общего потребления энергии в США. Сектор электроэнергии потреблял около 56% возобновляемой энергии в США в 2018 году и примерно 17% электроэнергии в США. генерация была из возобновляемых источников энергии.Взаимодействие с другими людьми

Правительства штатов и федеральное правительство способствовали увеличению потребления биотоплива путем введения требований и стимулов для использования возобновляемых источников энергии. EIA ожидает, что потребление возобновляемой энергии в США продолжит расти до 2050 года.