Енергетичний баланс планети
Щоб краще зрозуміти загальну енергетичну систему Землі, скористаємося схемою. Вся енергетична система Землі складається з двох частин:
- динамічного потоку енергії; на малюнку - над поверхнею Землі;
- статичного запасу енергії, т. е. органічного палива, ядерної та геотермальної енергії; на малюнку - під поверхнею Землі.
На поверхню і атмосферу Землі спрямовані три потоку енергії:
- сонячне випромінювання потужністю 1 744 ТОВ ТВт;
- гравітаційна енергія планет (3 ТВт);
- тепловий потік з середини Землі (30 ТВт).
Видно, що близько 30% (52 ТОВ ТВт) сонячного випромінювання відбивається в космічний простір і не впливає на енергетичний баланс Землі. Решта 70% сонячного випромінювання потужністю 122410 ТВт, що в 3710 разів перевищує потужність двох інших потоків енергії, складають основну частину енергетичного балансу Землі.
Деяка частина цієї енергії поглинається атмосферою, сушею, океаном і перетворюється в теплову енергію, яку за допомогою технічних пристроїв можна використовувати у вигляді теплової та електричної енергії. Під дією іншій частині енергії (40000 ТВт) відбуваються випаровування, циркуляція і випадання води, що призводить до виникнення річок, морів і океанів.
Третя частина енергії (370 ТВт) є причиною температурних перепадів, що призводять до виникнення атмосферних потоків повітря (вітер).
Четверта, найменша частина енергії (40 ТВт, або 0.03% загального потоку), поглинається рослинами і в результаті процесів фотосинтезу накопичується у вигляді органічних сполук. Цей потік енергії - один з найважливіших - завдяки йому здійснюються фізіологічні процеси всіх живих організмів. При фотосинтезі в хімічну енергію перетворюється тільки 1 ... 2% сонячної енергії.
Горючі копалини (вугілля, торф, нафта) відбулися також завдяки енергії Сонця - матеріалом для них служили залишки рослинності і живих організмів, які в результаті довгострокових процесів без доступу повітря і під дією високої температури і тиску перетворювалися в торф, вугілля і нафту. Таким чином, протягом мільйонів років проходив процес накопичення сонячної енергії.
Запаси органічного та ядерного палива. На основі даних різних джерел інформації, в тому числі і даних Всесвітньої Енергетичної Ради, проведена кількісна оцінка запасів органічного та ядерного палива з урахуванням масштабів і термінів їх споживання. Для кількісної оцінки органічного палива використані наступні терміни.
Термін «розвідані запаси енергоресурсів» включає в себе розвідані запаси енергоносіїв, наявність яких визначено досить достовірно, а їх кількість - досить точно. Розвідані енергоресурси можуть бути здобуті вже найближчим часом із застосуванням сучасних технологій.
Поняття «потенційні запаси» включає в себе розвідані запаси і прогнозні запаси енергоресурсів. Прогнозні запаси - це запаси енергоресурсів, наявність яких достовірно доведено, але їх видобуток вимагає застосування нових, ще не розроблених в даний час технологій.
Кількісні показники світових розвіданих запасів енергоресурсів і потенційних запасів органічного та ядерного палива в перерахунку на умовне паливо, а також орієнтовні терміни їх вичерпання. Обсяги і темпи світового видобутку органічного палива.
Різниця між кількісними показниками світових потенційних запасів енергоносіїв і розвіданими енергоресурсами. Терміни вичерпання основних видів світових запасів розвіданих первинних енергоресурсів у відповідності з різними варіантами їх споживання. Як видно, основні енергоресурси, крім вугілля, навіть при досить дбайливому їх споживанні, можуть закінчитися вже через 40 ... 50 років.
Дійсно, актуальним є попередження К.Е. Ціолковського про те, що «... тільки наше невігластво змушує нас користуватися викопним паливом». К.А. Тімірязєв говорив, що «... кожен промінь Сонця, що не вловлений, а безплідно відбився назад у світовий простір, - шматок хліба, вирваний з рота віддаленого нащадка». Ці слова великих вчених стали ще більш важливими в наш час, коли потрібно подумати про збереження для наступних поколінь не тільки навколишнього середовища, але і сировинної бази хімічної, медичної, біохімічних галузей.
Потенціал відновлюваних енергоресурсів. Значення енергетичного потенціалу відновлюваних енергоресурсів в різних літературних джерелах значно різняться. Для його більш точної оцінки, а також оцінки можливих обсягів його практичного використання проведено поділ потенціалу на три види: загальний, технічний і доцільно економічний.
Загальний або валовий потенціал - це загальна кількість енергії, яким характеризується кожний з відомих джерел енергії (іноді його називають теоретичним).
Технічний потенціал - це частина енергії загального потенціалу, яку можна реалізувати за допомогою сучасних технічних пристроїв; цю частину енергії загального потенціалу ще називають потенційний енергоресурс.
Потенціал відновлюваних енергоресурсів на планеті представлений в табл.
Як видно з наведеної таблиці, загальний річний потенціал відновлювальних енергоресурсів перевищує потенційні запаси органічного та ядерного палива в 15 разів і майже в 80 разів розвідані запаси енергоресурсів. Технічний потенціал дещо перевищує сучасне споживання енергії, а доцільно економічний може бути більше його на 40 ... 45%. Его свідчить про величезні доступних ресурсах нетрадиційної енергетики, практично незатребуваних в даний час.