Энергоресурсы

На Земле находятся множество различных соединений, содержащих значительные запасы энергии. Важнейшие из них  это нефть, уголь, природный газ и уран. Первоначально энергия в невозобновляемых источниках также происходит от Солнца, но, тем не менее, они остаются невозобновляемыми источниками энергии. Дело в том, что каждый год создаются только микроскопические количества этой энергии, и нужны миллионы лет, чтобы они выросли до больших залежей. Скорость, с которой мы используем невозобновляемые энергоисточники, во много раз превышает скорость их формирования. Поэтому рано или поздно они будут исчерпаны.

Возобновляемые энергоисточники постоянно получают некоторые количества энергии от Солнца, и потребуются миллионы, если не миллиарды лет, прежде чем эти источники будут полностью использованы.

Сегодня во всем мире растет интерес к использованию некоторых возобновляемых энергоисточников: энергии солнца, ветра, биоэнергии. За последние 15 лет значительно увеличилась конкурентоспособность (competitive ability) возобновляемых энергоисточников в сравнении с такими источниками, как нефть, газ, уголь и ядерная энергия. Уже сегодня мы видим, что возобновляемые энергоисточники могут успешно конкурировать (compete) со строительством новых АЭС (nuclear power plants).

Человечество не может жить без энергии той или иной формы. Будущее развитие полностью зависит от тех форм энергии, которые будут постоянно доступны, возобновляемы и добываться из надежных источников, которые не являются опасными и не причиняют вреда окружающей среде. В настоящий момент у нас нет ни одного источника энергии, который в будущем мог бы обеспечить нас энергией в соответствии с нашими потребностями.

Проблема, которую предстоит решить людям, огромна, и каждый может внести свой вклад (make one's contribution) в это дело. Можно начать с самой простой проблемы, которая интересна большинству из нас с экономической точки зрения: учиться использовать энергию, имеющуюся в нашем распоряжении сегодня, настолько эффективно и дружелюбно по отношению к окружающей среде (environmentally friendly), насколько это возможно.

Discussion

Exercise 3.8

1. What solution will you choose out of the six suggested in the text in case the mineral resource is exhausted? Why? Support your point of view and give examples.

2. Why recycling and reuse in Russia are so poorly developed? What measures should be taken to increase the amount of recycled and reused resources if you consider it necessary for our economy?

3. Compare the net energy ratio of the natural gas extracted in Russia with that of coal. Which is higher? Why?

4. What are the major resource problems in the region where you live and in Russia?

UNIT 4

Improving energy efficiency

What is energy efficiency? Doing more with less. Energy efficiency is the percentage of total energy input into an energy conversion device or system that does useful work and is not converted to low-quality, essentially useless heat. Improving the energy efficiency of a car motor, home heating system, or other energy conversion device involves using less energy to do more useful work.

You may be surprised to learn that 84% of all commercial energy used in the United States is wasted! About 41% of this energy is wasted automatically because of the degradation of energy quality imposed by the second law of energy. However, about 43% is wasted unnecessarily, mostly by (1) using fuel-wasting motor vehicles, furnaces, and other devices and (2) living and working in leaky, poorly insulated, poorly designed buildings.

The energy conversion devices we use vary in their energy efficiencies. We can save energy and money by buying more energy-efficient cars, lighting, heating systems, water heaters and appliances. Some energy-efficient models may cost more initially, but in the long run they usually save money by having a lower life cycle cost: initial cost plus lifetime operating costs.

The net efficiency of the entire energy delivery process for a space heater, water heater, or car is determined by the efficiency of each step in the energy conversion process. For example, the sequence of energy-using (and energy-wasting) steps involved in using electricity produced from fossil or nuclear fuels is:

Extraction  Transportation  Processing  Transportation to power plant  Electric generation  Transmission  End use

The analysis shows that the process of, for example, (1) converting the high-quality energy in nuclear fuel to high-quality heat at several thousand degrees in the power plant, (2) converting this heat to high-quality electricity, (3) transmitting the electricity to users, and (4) using the electricity to provide low-quality heating a house to only about 20 ^оC is very wasteful. Burning coal or any fossil fuel at a power plant to supply electricity for heating water or space is also inefficient. Using electricity to heat a house (resistance heating) costs about twice more per unit of energy than heating with oil or with an efficient natural gas furnace.

Comparison of net energy efficiency for two types of space heating. The cumulative net efficiency is obtained by multiplying the percentage shown inside the circle for each step by energy efficiency for that step. Because of the 2nd law of thermodynamics, in most cases the greater the number of steps in an energy conversion process, the lower its net energy efficiency.

Perhaps the three least efficient energy-using devices in widespread use today are (1) incandescent light bulbs, which waste 95% of the energy input, (2) vehicles with internal combustion engines, which waste 86-90% of the energy of their fuel, and (3) nuclear plants producing electricity for space heating and water heating, which waste 86% of the energy in their nuclear fuel and probably 92% when the energy needed to deal with radioactive wastes and retired nuclear plants is included. Coal-burning plants are also big energy wasters. About 34% of the energy in coal burned in a typical electric power plant is used to produce electricity, and the remaining 66% ends up as waste heat that flows into the environment.