Источники энергии естественные: 2. Сравнение естественных и искусственных экосистем

Сравнение естественных и искусственных экосистем: примеры

Экосистемой может быть как искусственная среда, так и биогеоценоз, созданный природой. В любом случае это будет сложная система организмов, населяющих одну территорию.

Характеристики и основные признаки экосистем

Образованные людьми экосистемы существенно отличаются от возникших самостоятельно. Основные отличия связаны с отношениями видов между собой и с ареалом.

Природных (биогеоценозы)

В естественных средах обитания живые организмы тесно взаимодействуют с неживыми. Такие экологические сообщества полностью зависят от природных условий и подстраиваются под них. Биогеоценозы саморегулируются, поэтому устойчивы к внешним изменениям.

Антропогенных (агроценозы)

Антропогенная экосистема контролируется людьми. Стоит понимать, что борт космического судна – та же искусственная среда обитания, предназначенная для существования человека в нетипичных условиях.

Однако, наибольшую ценность имеют агроценозы, так как создаются в сельскохозяйственных целях. Эти сообщества занимают около 10% поверхности суши и дают 90% источников пищи людей (2,5 млрд тонн продукции ежегодно).

Сравнение естественных и искусственных экосистем

Сравнительную характеристику природных и искусственных экосистем проводят по внушающему числу критериев. Рассмотрим важнейшие из них.

Основные источники энергии

Естественные сообщества полагаются лишь на энергию солнечных лучей для поддержания жизнедеятельности. Ключевое значение имеет фотосинтез: поглощая свет, растения производят органические вещества, потребляемые остальными участниками биогеоценоза.

Искусственные экосистемы существуют за счёт дополнительных ресурсов – энергии, затрачиваемой людьми и техникой при выполнении следующих работ:

• внесение удобрений;
• рыхление почвы;
• распашка земель;
• уничтожение сорняков;
• борьба с насекомыми-вредителями;
• регулярный полив растений;
• подкормка животных.

Круговорот веществ в экосистеме

В биогеоценозах происходит полный (замкнутый) круговорот веществ, то есть созданная растениями органика в конце цикла разлагается микроорганизмами, что способствует плодородию почв.

Сбор урожая – причина незамкнутого обмена веществ в агроценозах. Убирая выращенные культуры, люди как бы вырывают звено цепи, из-за чего в земле не остаётся органического материала для последующего гниения. Чтобы избежать истощения почв, приходится вводить минеральные компоненты через удобрения.

В антропогенных системах ограничено число звеньев пищевых цепей: от двух до четырёх. В диких сообществах цепи питания начинаются с трёх ступеней, образуют сложные сети.

Степень устойчивости веществ

Естественная экосистема способна к самовосстановлению: если один элемент (вид организмов) пропадает, структура незначительно нарушается, так как другие виды заменяют исчезнувший.

В отличие от биогеоценозов, искусственные системы неустойчивы и не возобновляются без помощи человека. Особую угрозу для них представляют массовые атаки вредителей, например саранчи. Без участия людей агроценозы существуют максимум столько:

• овощные и зерновые культуры – 1 год;
• многолетние травы – 4 года;
• плодовые рощи – 30 лет.

Видовое разнообразие

Дикие среды обитания населяет огромное число организмов, причём доминирование видов определяется естественным отбором: выживают наиболее приспособленные особи. В искусственных сообществах отбор производится человеком. Задачи сельского хозяйства – размножать плодовитые сорта и породы, уничтожать сорные растения, вредителей, поэтому разнообразие агроценозов невелико.

Примеры искусственных и естественных экосистем

Водные биогеоценозы представлены океанами, морями, реками, озёрами. Человеком создаются водохранилища, городские пруды (декорация и место отдыха), котлованы (место водопоя скота).

Аквариум – простейшая искусственная среда, где образующим фактором является вода. Водоросли служат фотосинтезирующим элементом, рыбы или улитки поглощают созданный водорослями кислород, микроорганизмы разлагают органические остатки. Даже в присутствии всех необходимых частей жизнь аквариума невозможна без своевременной фильтрации, добавления синтетического корма.

Примеры наземно-воздушных естественных экосистем – луга, леса, степи, пустыни, тундра. Распространённые агроценозы – поля, где средообразующими видами выступают злаки, бобовые, подсолнечники. Продуктивность полей поддерживают, обрабатывая их тракторами, комбайнами. Сады создают для сбора фруктов, ягод и разведения декоративных растений; огороды устраивают для получения овощного урожая.

Пастбища – регулируемые человеком луга, предназначенные для выпаса рогатого скота, лошадей, а также сенокошения. Парки для активного отдыха на свежем воздухе часто обустраивают на месте природных лесов. Для создания пешеходных дорожек часть деревьев вырубают, некоторые виды специально высаживают рощами.

Теплицы и оранжереи используют для выращивания теплолюбивых растений на дачных участках либо экзотических видов в ботанических садах. Экосистемы могут быть совсем небольшими, как сад Дэвида Латимера в закупоренной стеклянной бутылке.

Ульи – те же антропогенные экосистемы. Поддержание продуктивности живых организмов требует усилий, что доказывает работа пасечников, которые:

• весной пересаживают пчёл;
• летом помогают пчёлам роиться;
• чистят ульи каждый летний месяц;
• следят за качеством мёда;
• осенью меняют пчелиных маток;
• зимой держат пчёл в темноте, регулируют температуру.

сравните и опишите источники энергии характерны для естественной экосистемы и агроэкосистемы

Первое отличие состоит в разном направлении отбора. В природных экосистемах существует естественный отбор, отвергающий неконкурентоспособные виды и формы организмов и их сообществ в экосистеме и тем самым обеспечивающий ее основное свойство — устойчивость. В агроценозах действует преимущественно искусственный отбор, направленный человеком прежде всего на максимальное повышение урожайности сельскохозяйственных культур. По этой причине экологическая устойчивость агроценозов невелика. Они не способны к саморегуляции и самовозобновлению, подвержены угрозе гибели при массовом размножении вредителей или возбудителей болезней. Поэтому без участия человека, его неустанного внимания и активного вмешательства в их жизнь агроценозы зерновых и овощных культур существуют не более года, многолетних трав — 3—4 года, плодовых культур — 20—30 лет. Затем они распадаются или отмирают. 

Второе отличие — в источнике используемой энергии. Для естественного биогеоценоза единственным источником энергии является Солнце. В то же время агроценозы, помимо солнечной энергии, получают дополнительную энергию, которую затратил человек на производство удобрений, химических средств против сорняков, вредителей и болезней, на орошение или осушение земель и т. д. Без такой дополнительной затраты энергии длительное существование агроценозов практически невозможно. 

Третье отличие сводится к тому, что в агроэкосистемах резко снижено видовое разнообразие живых организмов. На полях обычно культивируют один или несколько видов (сортов) растений, что приводит к значительному обеднению видового состава животных, грибов, бактерий. Кроме того, биологическое однообразие сортов культурных растений, занимающих большие площади (иногда десятки тысяч гектаров) , часто является основной причиной их массового уничтожения специализированными насекомыми (например, колорадским жуком) или поражения возбудителями болезней (мучнис-торосяными, ржавчинными, головневыми грибами, фитофторой и др.) . 

Четвертое отличие состоит в разном балансе питательных элементов. В естественном биогеоценозе первичная продукция растений (урожай) потребляется в многочисленных цепях (сетях) питания и вновь возвращается в систему биологического круговорота в виде углекислого газа, воды и элементов минерального питания.

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) — Что такое Возобновляемые источники энергии (ВИЭ)?

Возобновляемая или регенеративная энергия (Зеленая энергия) — Renewable energy — энергия из источников, которые по человеческим понятиям являются неисчерпаемыми.
Основной принцип использования возобновляемой энергии заключается в её извлечении из постоянно происходящих в окружающей среде процессов и предоставлении для технического применения.

Возобновляемую энергию получают из природных ресурсов — таких как солнечный свет, ветер, дождь, приливы и геотермальная теплота , которые пополняются естественным путем.
Ориентировочно, около 18 % мирового потребления энергии было удовлетворяется из возобновляемых источников энергии, причем 13 % из традиционной биомассы, таких, как сжигание древесины.

Гидроэлектроэнергия является очередным крупнейшим источником возобновляемой энергии, обеспечивая 3 % мирового потребления энергии и 15 % мировой генерации электроэнергии.

Солнечные электростанции популярны в Германии и Испании.
Солнечные тепловые станции действуют в США и Испании, а крупнейшей из них является станция в пустыне Мохаве мощностью 354 МВт.
Крупнейшей в мире геотермальной установкой, является установка на гейзерах в Калифорнии, с номинальной мощностью 750 МВт.
Бразилия проводит одну из крупнейших программ использования возобновляемых источников энергии в мире, связанную с производством топливного этанола из сахарного тростника.
Этиловый спирт в настоящее время покрывает 18 % потребности страны в автомобильном топливе.

Ветроэнергетика преобразует кинетическую энергию воздушных масс в атмосфере в электрическую, тепловую и любую другую форму энергии.
Гидроэнергетика специализируется на использовании потенциальной энергии водного потока рек, формируемых осадками, выпавшими на возвышенности.
Приливная энергетика использует энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли.
Энергетика морских волн использует потенциальную энергию волн переносимую на поверхности океана.

Мощность волнения оценивается в кВт/м.

По сравнению с ветровой и солнечной энергией энергия волн обладает большей удельной мощностью. 

Несмотря на схожую природу с энергией приливов, отливов и океанских течений волновая энергия представляет собой отличный от них источник возобновляемой энергии.

Перекрыв плотиной залив, пролив, устье впадающей в море реки (образовав водоём, называют бассейном ПЭС), можно при достаточно высокой амплитуде прилива (более 4 м) создать напор, достаточный для вращения гидротурбин и соединённых с ними гидрогенераторов, размещенных в теле плотины. 

При одном бассейне и правильном полусуточном цикле приливов ПЭС может вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4-5 час с перерывами соответственно 2-1 час 4 раза/ сутки (такая ПЭС называется 1-бассейновой 2-стороннего действия).
Солнечная энергетика преобразует электромагнитное солнечное излучение в электрическую или тепловую энергию.

Геотермическая энергия использует в качестве теплоносителя воду из горячих геотермальных источников. В связи с отсутствием необходимости нагрева воды ГеоТЭС являются в значительной степени более экологически чистыми, нежели ТЭС.

Биоэнергетика специализируется на производстве энергии из биологического сырья.

«Самый важный источник энергии — это более мудрое ее использование»

«Энергетика в мировом аспекте» — такой была тема очередной встречи, состоявшейся в Высшей школе экономики 30 марта в рамках традиционного научного семинара «Экономическая политика в условиях переходного периода», проводимого под руководством научного руководителя ВШЭ Евгения Ясина.

Представляя прогноз, Г.Уоллер отметил, что этот анализ используется в качестве основы для стратегического планирования и принятия инвестиционных решений. «Мы предполагаем, что к 2030 году общий мировой спрос на энергоресурсы увеличится почти на 35 процентов по сравнению с 2005 годом, — сказал эксперт. — Мы видим также огромную разницу между экономически развитыми странами, входящими в ОЭСР, такими как страны Северной Америки и Европы, и странами, не входящими в ОЭСР, в частности Китаем, где спрос на энергоресурсы стремительно растет. Одним из основных факторов, определяющим тенденции развития энергетики на период до 2030 года, является потребность в электроэнергии и выбор топлива, способного удовлетворить эту потребность».

Изменения в обществе, продолжал Г.Уоллер, происходят одновременно с развитием энергетики. Доступ к источникам энергии способствует развитию самого общества и каждого его члена в отдельности, поскольку расширяет возможности и повышает производительность труда. Очевидно, что весь технологический прогресс, рост производства в промышленности и сельском хозяйстве, в транспортном секторе стал возможен, благодаря надежным поставкам современных источников энергии, включая электроэнергию. Но в то же время с развитием общества растет и его потребность в энергоресурсах.

Каковы задачи и сложности, стоящие сегодня перед миром в его развитии? Есть общепризнанное утверждение, согласно которому прогресс в технологиях и энергетике является принципиально важным для развития всего человечества. В 1800 году население Земного шара составляло около 1 миллиарда человек, на сегодняшний день нас почти 7 миллиардов, и вполне вероятно, что к 2030 году общая численность землян достигнет 8 миллиардов. Понятно, что человек будет стремиться обеспечить себе лучшие условия жизни, и энергоресурсы будут продолжать играть важную роль в развитии общества. Начиная с 1880 года резко возросло потребление энергии, а одновременно с этим менялись и источники энергии. К 1950-м стал быстро расти спрос на энергоресурсы в связи с развитием транспортных средств. Почти одновременно стал широко добываться природный газ и началось строительство крупных гидростанций. В 1970-ые получила распространение атомная энергетика в качестве основного источника современного вида энергии.

В ближайшие годы, подчеркнул далее Г.Уоллер, человечеству придется развивать все экономически оправданные источники энергии для удовлетворения растущего спроса на энергоресурсы, в том числе ветровую, солнечную, геотермальную виды энергии и биотопливо. В 2005 году потребление энергии на душу населения было намного выше в экономически развитых странах (ОЭСР), чем в Китае или Индии. Но, по прогнозу, рост благосостояния в Китае и Индии приведет к значительному увеличению энергопотребления на душу населения в этих странах. С другой стороны, к 2030 году потребность в энергоресурсах на душу населения в странах ОЭСР достигнет высшей точки и начнет снижаться. Можно ли это истолковать, как ожидаемый спад экономики в странах-членах ОЭСР? Нет, как раз наоборот. На сегодняшний день ВВП на душу населения в странах ОЭСР гораздо выше, чем в Китае и Индии. «Мы предполагаем, что к 2030 году Китай и Индия смогут достичь значительного увеличения ВВП на душу населения. Поскольку человечество продолжает искать более эффективные пути потребления энергии, мы предполагаем, что энергопотребление на душу населения, необходимое для производства единицы ВВП, будет уменьшаться. По нашим прогнозам в период с 2005 до 2030 года спрос на энергию в странах ОЭСР будет значительно снижен, в то время как уровень экономики этих стран вырастет более чем на 50 процентов», — сказал докладчик.

По представленному прогнозу, на период 2005-2030 годы экономический рост в странах ОЭСР в среднем составит 2 процента в год по мере того, как будет продолжаться подъем экономики в США и других государствах. Что же касается стран, не входящих в ОЭСР, то здесь прогнозируемые темпы роста ВВП гораздо выше — 5 процентов в год. Это приведет к увеличению доли стран, не входящих в ОЭСР, в мировой экономике. В 2030 году эта доля составит 40 процентов от мирового ВВП. Нетрудно предположить, что это приведет к увеличению мирового спроса на энергоресурсы. Среди стран, не входящих в ОЭСР, основной экономический рост будет переживать Китай.

Интересно отметить, что даже при высоком темпе роста в развитии стран, не входящих в ОЭСР, в обеих группах объем ВВП вырастет примерно на одну и ту же величину (чуть более 20 триллионов долларов). К 2030 году Китай и США станут лидерами развития мировой экономики. Доля каждой из этих стран в росте ВВП составит около 40 процентов, то есть 9 триллионов долларов. Такой быстрый темп экономического роста дает основания прогнозировать увеличение потребностей Китая в энергоресурсах к 2030 году.

Несмотря на рост экономики в США и группе других стран ОЭСР, их растущие потребности в энергии могут потенцироваться постоянным ростом эффективности энергопотребления, что, среди прочего, обусловлено размерами платы за выбросы в атмосферу углерода. Потребление энергии в странах ОЭСР не будет существенно изменяться до 2030 года. Значительное повышение эффективности в потреблении энергоресурсов ожидается и в странах, не входящих в ОЭСР, но стремительное развитие экономики Китая в этот период будет опережать это повышение. В итоге, как предполагается, к 2030 году спрос на энергоресурсы в странах, не входящих в ОЭСР, на 75 процентов перевесит спрос в странах ОЭСР.

Если посмотреть на использование энергоресурсов по секторам, то такой спрос в жилищно-коммунальном секторе (ЖКС) почти в три раза превышает спрос коммерческого сектора. Такая тенденция останется неизменной до 2030 года. Разнообразный набор видов топлива используется для удовлетворения ЖКС и коммерческого сектора. В период до 2030 года основной рост спроса на энергоресурсы в этом секторе придется на природный газ и электричество. К окончанию этого срока электроэнергия будет обеспечивать более 40 процентов в ЖКС и коммерческом секторе. На протяжении всего прогнозируемого периода продолжится рост энергетических запросов бытового сектора. По идее, увеличение домохозяйств во всем мире к 2030 году увеличит потребность ЖКС в энергоносителях почти на 50 процентов. Однако повышение эффективности энергопотребления будет сдерживать увеличение спроса на энергоресурсы в жилищно-коммунальном секторе. Поэтому в период с 2005 по 2030 годы он вырастет всего на 20 процентов.

Тяжелые, то есть коммерческие, транспортные средства, являются основными потребителями энергии, стимулирующими рост потребности транспортной отрасли в топливе на протяжении периода до 2030 года. Повышение спроса вследствие растущего объема дорожных перевозок по всему миру, обусловленного повышением экономической активности — если не принимать во внимание другие факторы — к 2030 году составит примерно 15 миллионов баррелей нефтяного эквивалента в сутки.

Что же касается снижения спроса на энергоресурсы, то надо учитывать, что почти на 40 процентов повысится эффективность энергопотребления и грузового транспорта. Это станет возможным, благодаря развитию новых технологий и усовершенствованию организационных начал. И, наконец, видно, что эффективность потребления топлива в секторе тяжелого транспорта может снижаться за счет эксплуатационных потерь. К эксплуатационным потерям приводят такие факторы, как пробки на дорогах, малая плотность грузов и увеличение доли прямых поставок непосредственно конечному потребителю.

К 2030 году потребность тяжелого машиностроения и химической промышленности составит 75 процентов от общего спроса на энергоресурсы в промышленном секторе. Мировой рост потребностей в промышленном секторе будет обусловлен ожидаемым удвоением объемов сталелитейной промышленности и производства цемента, а также общего промышленного производства. Помимо этого ожидается, что химическая промышленность за этот период вырастет почти вдвое. Тем не менее, повышение эффективности энергопотребления компенсирует почти 60 процентов от этого роста по сектору тяжелого машиностроения и химической промышленности. Потребность промышленного сектора в энергоресурсах существенно зависит от объемов производства, в частности в развивающихся странах. Так что любые изменения в экономике этих стран будут непосредственно влиять на изменения спроса на энергоресурсы.

Самый большой и быстро развивающийся сектор — это производство электроэнергии. Начиная с 1980 года значительный рост потребностей сектора — приблизительно 2,4 процента в год — будет продолжаться до 2030 года. Спрос на электроэнергию в странах ОЭСР и стран, не входящих в эту организацию, будет отмечен его ростом в обоих случаях, однако в странах — не членах ОЭСР этот рост спроса идет быстрее. К 2015 году страны — не члены ОЭСР обойдут страны ОЭСР в потреблении электроэнергии.

Для удовлетворения растущих потребностей в электроэнергетике будут использоваться разные виды топлива. При составлении прогноза относительно соотношения различных видов топлива, используемого для получения электроэнергии, необходимо, прежде всего, проанализировать стоимость разных вариантов. Эти экономические показатели будут в значительной степени определяться политикой, направленной на снижение выбросов углекислого газа и других газов, вызывающих парниковый эффект, что предусматривает соответствующие выплаты.

Авторы прогноза сравнили экономические показатели различных возможных вариантов производства электроэнергии в США, причем такая же тенденция прослеживается и в целом ряде других стран. Важную роль играет и стоимость, поскольку и потребители, и энергосбытовые компании заинтересованы, прежде всего, в более дешевой энергии. Введение платы за выбросы в атмосферу углекислого газа может повлиять на стоимость выработки электроэнергии. При этом самым экономически выгодным топливом для производства электроэнергии являются природный газ и уголь. На сегодняшний день эти два вида топлива обеспечивают две трети потребностей США в электричестве и около 60 процентов в мировом масштабе. Однако по мере повышения размеров платы за выбросы углекислого газа ситуация будет меняться. Уголь будет в значительной мере терять свою конкурентоспособность по отношению к природному газу.

В настоящее время появляются новые мощности, генерирующие электроэнергию из атомной и ветровой видов энергии. Ожидается существенное наращивание мощности в солнечной энергетике, пусть даже поначалу и незначительное. Однако увеличение мощностей не всегда означает то же самое, что их использование. Атомные электростанции являются важными и основными источниками, поэтому около 90 процентов их мощностей будет направлено на производство электроэнергии. Что касается энергии ветра и солнца, то здесь уровни использования мощностей гораздо ниже в виду непостоянства самих источников энергии и нехватки крупных аккумулирующих электроустановок для обеспечения бесперебойного производства.

Человечеству все еще требуется большое количество газа и угля для удовлетворения своих растущих потребностей. Газу принадлежит 35 процентов от увеличения спроса в сравнении с 2005 годом, а углю — 20 процентов. Размер платы за выборы в атмосферу углекислого газа сделает атомную энергию и возобновляемые источники энергии еще более востребованными, и в 2030 году они будут обеспечивать более 40 процентов всех потребностей в электроэнергии. Следует отметить, оговорился докладчик, что этот прогноз был составлен до недавнего землетрясения в Японии и реакции во всем мире на использование АЭС. Пока еще рано делать точные выводы, но налицо озабоченность в данном вопросе во всех странах мира.

Прогноз до 2030 года для стран Северной Америки и Европы в принципе выглядит одинаково. В обоих регионах будет наблюдаться рост спроса на топливо, но этот рост будет очень медленным в силу умеренного увеличения спроса на электроэнергию и повышения эффективности энергопотребления в секторе производства электроэнергии. Однако самые значительные изменения можно наблюдать в другом районе мира. Ожидается, что в период до 2030 года кривая спроса на электроэнергию в азиатско-тихоокеанском регионе (АТР) начнет резко подниматься. Уголь обеспечит удовлетворение значительной части этого спроса, хотя его доля на рынке упадет в 2030 году до 60 процентов по сравнению с сегодняшними 70 процентами. Значительно возрастет доля природного газа, атомной энергии и энергии возобновляемых источников в странах АТР.

А как будет выглядеть картина в мировой энергетике в 2030 году с учетом потребностей в каждом регионе? Самым крупным потреблением энергоресурсов является производство электроэнергии, за период, охватываемый данным прогнозом, здесь произойдет самый сильный рост потребностей энергоресурсов, который составит 50 процентов от общего прироста. Прогнозируемый рост мировой потребности в энергоресурсах за рассматриваемый период оценивается почти в 170 квадриллионов БТЕ. Это очень много. Однако если бы не эффективность в потреблении электроэнергии, то этот показатель был бы в три раза выше. Напрашивается вывод о том, что «самый важный и значимый источник энергии — это более мудрое и эффективное ее использование».

Что касается мирового спроса на энергоносители, то ископаемые виды топлива, в том числе природный газ и уголь, по-прежнему остаются основными источниками энергии. В 2030 году они будут обеспечивать чуть ли не 80 процентов мирового спроса, немного меньше, чем на сегодняшний день. Стремительнее всего будет расти потребление природного газа. Что касается жидких источников, то львиная доля здесь принадлежит сырой нефти. Спрос на жидкие энергоносители вырастет к 2030 году на 23 процента…

Чтобы удовлетворить мировой спрос на энергоресурсы к 2030 году, которые к этому времени вырастут на 35 процентов от уровня 2005 года, необходимо развивать все виды надежных и доступных источников энергии при значительном повышении эффективности ее потребления. Но одновременно насущной задачей является сохранение окружающей среды для будущих поколений. При том, что мир будет развиваться и далее, экономика — тоже, доступ к энергоресурсам, способным обеспечить рост мировой экономики, будет играть решающую роль в борьбе с бедностью и безграмотностью, в улучшении благосостояния населения и увеличения средней продолжительности жизни. Дальнейшее развитие технологий будет играть ключевую роль в повышении эффективности энергопотребления и сокращения вредных выбросов. Эти задачи, подчеркнул докладчик, должны всегда быть в центре внимания.

После выступления Г.Уоллера Е.Ясин задал вопрос: «А каково будет место России в мировом энергобалансе, сколько Россия еще сможет пользоваться сложившейся благоприятной для себя конъюнктурой на мировых рынках нефти и газа?»

«При любом сценарии роль России будет весьма значительной, — ответил Г.Уоллер. — Следует рассчитывать за значительный скачок в потреблении природного газа в мире, а в России сосредоточено около 30 процентов мировых запасов газа…» «Так что Газпром будет по-прежнему «на коне», — не без язвительности заметил научный руководитель ВШЭ». — «Правда этот газ залегает в очень отдаленных районах, — продолжил Г.Уоллер, — и условия там для его добычи не лучшие, но технологии развиваются бурно и всегда догоняют условия. Я уверен, что газ на севере России, на континентальном шельфе будет добываться еще много лет. Что касается нефти, то картина примерно та же самая. Нефти в России много…»  «Так что халява не кончается», — вновь пошутил Е.Ясин, но это, как показал дальнейший ход семинара, был как раз тот случай, когда от шутки не до смеха…

Содержательным и «привязанным» к российским реалиям было выступление на семинаре Владимира Дребенцова, главного экономиста BP по России и СНГ. Он заметил, что экспертами BP подготовлен собственный прогноз на период до 2030 года, остановился на тех моментах, которые отличаются от представленного ранее прогноза, и привел более краткосрочные прогнозы BP в контексте того, что это означает для России. На самом-то деле, заметил В.Дребенцов, прогнозы ExxonMobil, British Petroleum и Международного энергетического агентства по многим параметрам совпадают. Но у BP в прогнозе несколько выше темпы роста спроса на энергоресурсы в Индии и Китае.

Если исходить из общих тенденций мирового энергопотребления, то важно наращивать энергоэффективность. Темпы спроса на энергоресурсы растут быстрее, чем численность населения, но медленнее, чем доход. Это означает, что потребление на душу населения растет, но энергоемкость глобального валового продукта снижается. Если же посмотреть на долговременные тренды, то видно, что потребление энергоресурсов на единицу производимого валового продукта достигает своего максимума в каждой стране примерно в то же время, когда достигается максимальная доля промышленности в валовом внутреннем продукте, а потом начинает снижаться. Причем страны, которые индустриализуются позже, достигают этого максимума на более низких уровнях, что «интуитивно следует из развития и распространения технологий по миру».

Что касается краткосрочных тенденций, то «сейчас все наблюдают за вторым периодом быстрого роста цен до уровня свыше 100 долларов за баррель и размышляют над тем, что же это будет означать». Все либеральные экономисты согласны с тем, что это будет означать высокие цены на нефть для российской экономики, но все и согласны, что «ничего хорошего от этого не произойдет». Мировые цены на нефть растут, но ожидания рынков уже изменились. Если говорить о нынешних событиях в Северной Африке и на Ближнем Востоке, то, по прогнозам BP, следует ожидать падения поставок нефти на мировые рынки в связи с событиями в Ливии, но, заметил Дребенцов, в BP считают, что «это будет компенсировано увеличением добычи в основных странах ОПЕК. Или же прекращением беспорядков в Ливии и возобновлением экспорта нефти из этой страны».

Уровень коммерческих запасов в странах ОПЕК очень долго державшийся на максимальных значениях, или даже выше их, достиг сейчас минимальных значений. Если не произойдет увеличения добычи нефти в странах ОПЕК, то они упадут ниже исторических минимумов. Что в такой ситуации может быть с ценой на нефть? «Едва ли она будет падать», — ответил Дребенцов на свой же вопрос. В перспективе же роль ОПЕК на мировых рынках нефти будет только возрастать. Если сейчас доля стран этой организации в мировых поставках колеблется на уровне 40 процентов, то к 2030 году их доля превысит 45 процентов.

«Вывод из этого для России может быть печальный, а может — и не очень», — заметил представитель BP. Печальный для либеральных экономистов он потому, что цены, скорее всего, будут высокими, а если будут всплески цен в связи с какими-то катаклизмами, которые охватят более широкую часть стран-членов ОПЕК, то могут быть взлеты до 200 и даже выше долларов за баррель. И это будет означать, что резко повысится риск снижения роста мировой экономики и приближение ее к уровням стагнации.

Актуален, особенно для России, вопрос и о рынке нефтепереработки, потому что многие российские программы нацелены на развитие нефтепереработки, причем экспортной нефтепереработки. «Вот это весьма специфическая ситуация, которую, как мне кажется, надо оценивать все серьезнее», — замет эксперт. С одной стороны, заметно, что после последнего мирового кризиса переработка нефти восстанавливается, так как спрос на нефть растет, но с другой стороны, если взглянуть на основные экономические параметры, а именно на «маржу» переработки, то видно, что и в прошлом году эта «маржа» была гораздо ниже, чем в предшествующие пять лет. А по прогнозам в этом году, «где-то с конца лета и до конца года она может опуститься еще ниже». Это происходит потому, что нефтепереработка, как и все остальные энергетические рынки, — это рынок циклический, и в перспективе, скорее всего, нефтепереработку во всем мире ожидают тяжелые времена.

В последние два года, по данным BP, добыча газа в России оказалась меньше, чем добыча газа в США. «Пять лет назад никому бы в голову не пришло связывать два эти явления. А сейчас они совершенно явно связаны. Добыча в России оказалась такой низкой именно потому, что добыча в США оказалась такой высокой, — уверенно констатировал Дребенцов. — Это новое явление глобализации газовых рынков». Произошла революция добычи газа из нетрадиционных источников в США, и им оказался ненужным тот объем импорта газа, на который поначалу рассчитывали. На рынок вышли заметные мощности сжижения природного газа и этот сжиженный газ, оказавшийся невостребованным в Америке, «стал бродить по миру». А газ из нетрадиционных источников уже сейчас дает более половины всей добычи газа в США. При этом эффективность каждого бурового станка резко растет. Вывод таков, что себестоимость добычи газа снижается. Конкуренция на традиционных для России рынках будет возрастать. «Газпрому» и России в последние два года везло, поскольку в Европе были холодные зимы. К ним теперь добавились политические и биологические катаклизмы, носящие временный, однако, характер. А если посмотреть на более долгосрочную перспективу, то видно, что будет продолжение роста и мощностей по сжижению газа, и мощностей по регазификации газа. То есть масштаб возможной конкуренции достаточно высок, что оказывает давление на долгосрочные контракты. И для России означает, что нужно будет уделять очень большое внимание повышению конкурентоспособности российского газа.

Что было сделано в России, что делается и в какой степени институциональная среда соответствует тем условиям, с которыми сейчас работают и будут работать в будущем компании? Как в России начали трансформировать нефетегазовый сектор, чтобы он был эффективен, общественно полезен и отвечал на вызовы времени? В России, заметил по этому поводу В.Крюков, были сформированы вертикально интегрированные компании, они были частично приватизированы и были предприняты попытки, которые не закончены и до настоящего времени, по формированию соответствующего современного ресурсного режима. «Это означало не только доступ к недрам, не только налоги, но и цены, и использование инфраструктуры и всего комплекса условий, которые необходимы для того, чтобы вести эффективный бизнес при меняющихся условиях и характеристиках ресурсной базы, — подчеркнул В.Крюков. — Мы попытались обобщить характеристики такого режима, при котором комфортно работать и который позволяет компаниям динамично двигаться вперед».

Должны быть выработаны процедуры разрешения неясных, конфликтных ситуаций. «В России с этим дело обстоит никак, — откровенно признал докладчик. — Сейчас, с подачи В.Мау, распространенно выражение «деградация институтов». Но я бы сказал, что нефтегазовый сектор России являет собой ярчайшей характеристикой не деградации, а примитивизации институтов. Стремление к становлению страны, как энергетической сверхдержавы, привело к тому, что многие институты и подходы, которые мы реализуем, неадекватны, тормозят дело и не дают двигаться вперед. Доминируют при этом подходы, основанные на гражданском праве».

Что же надлежит учитывать при формировании такого институционального режима? Прежде всего — динамику. Все прогнозы, все процессы развиваются в динамике. Динамика предполагает, что меняется соотношение малых, средних, интегрированных и не интегрированных, зависимых и независимых, венчурных и невенчурных компаний. В США малые и средние компании добывают в настоящее время 75 процентов нефти. Соединенные Штаты — очень крупная нефтедобывающая страна, добывает свыше 500 миллионов тонн нефти ежегодно. В России при таких же запасах и при схожей зрелости ресурсной базы, то есть истощенности, малые и средние компании занимают 3-4 процента, и их доля неуклонно уменьшается. То есть, развитие конкурентной среды и условий для формирования ответов на вызовы дня «идет в обратном направлении».

Очень важно учитывать состояние основных фондов и активов. Есть специализированные их характеристики в нефтегазовом секторе — трубопроводы, заводы и пр. Но есть и очень «большой блок характеристик, которые присущи тем активам, которые были созданы в плановой экономике». «И если вы только приватизируете, ничего не делая с техническим регулированием, с доступом и прочим, это приводит к монополии и к неэффективности, к тому, что в России, собственно, и случилось», — заметил В.Крюков. Не приходится, по его словам, говорить о сбалансированности ресурсного режима России.

«Нет ясных и четко определенных приоритетов, налицо слабое взаимодействие разных блоков (это касается налогообложения, регулирования всего того, что связано с социально-экономическими эффектами), — сказал он. Скажем, Норвегия, являясь крупным производителем нефти, выступает и крупным производителем наукоемкой продукции на базе нефтегазового сектора. Ежегодно там предоставляется 15-17 миллиардов долларов на услуги, связанные с подводными работами, что является крупнейшим прорывом в области науки и инноваций. Нефтегазовый сектор Норвегии является генератором развития современных технологий. И это не противопоставление одного другому, а использование явного преимущества для придания стране и экономике новой динамики. В России, как мне представляется, понимание этого сюжета отсутствует».

Что было в России в 1990-ые годы в этом секторе? Зафиксированное Конституцией РФ «совместное ведение в случае кратного пользования недрами не сработало, потому что регионы больше перетянули на себя». И регионы были просто «исключены из этой практики», а в 2002-ом году были приняты соответствующие поправки в законодательство при всем том, что усложнилась база, стало больше месторождений, и было необходимо регулировать очень много вопросов. «Но Центр захлебывается, перегружен текущей сложной работой, а регионы бездействуют, это вне их компетенции, а если они начинают этими вопросами заниматься, то им бьют по рукам, обвиняют в нецелевом использовании доходов. Затем — тюрьма, Сибирь, и дальше тех мест, где добывают нефть, идти, собственно, некуда», — сказал В.Крюков.

Все это ведет к тому, что в лицензировании нет порядка, слаба мотивация в области геологоразведки, непонятен статус проектов в сфере производства и транспортировки, многие решения базируются не на технических регламентах, а на корпоративных представлениях и приоритетах. Налогообложение не гибкое, фискально неориентированное и не учитывающее особенности такого объекта, как истощаемые ресурсы, месторождения и прочее. Для того, чтобы выправить положение, требуется не только понимание проблем, но и синхронизация целого ряда процессов. Регуляторный режим должен принимать во внимание особенности характеристик — это касается и налогов, и доступа к инфраструктуре, и технического регулирования. «А приватизация, — заметил В.Крюков, — должна следовать социально-экономическим критериям и приоритетам, а не только изъятию ренты в интересах владельцев компаний и федерального центра. Не выдерживает критики и ресурсная база. Действительно, у России много ресурсов. Но в 1970-ые годы в Западной Сибири размер месторождений был 70 миллионов тонн, в 2005 году — 3 миллиона, а сейчас, стыдно сказать — около миллиона тонн. А крупных месторождений не открывается».

К этому следует добавить, что вновь приходящим в газовый сектор компаниям очень трудно получить лицензию, практически невозможно начать дело. А отсюда и барьеры для повышения эффективности, снижения издержек. «То есть у нас, в России, вопреки происходящему в мире росту конкурентоспособности и (как следствию этого процесса) снижению издержек, издержки растут». А компании приходят с протянутой рукой к государству и просят снижения налоговых льгот и преференций.

Со своим взглядом на проблемы этой сферы экономики выступил на семинаре и директор Института энергетической стратегии Виталий Бушуев. «Наш институт, — заметил он, — тоже делает подобного рода прогнозы, которые были предметом сегодняшнего внимания. Но когда мы говорим о прогнозах развития энергетики, надо отказываться от сведения всего прогноза только к балансу. Сегодня главное — это не цена, другие финансовые условия, наличие свободного капитала и институциональной базы. Сегодня главное — это политические решения. Мир сегодня «ушел» в эпоху глобализации не потому, что нечем заняться. Это политическое решение — вместо глобальной энергетической безопасности выстраивать системы регионального самообеспечения. Так было, есть и будет, и не считаться с этим нельзя».

Итоги дискуссии подвел Е.Ясин, который подверг сомнению картину положения дел в России, какой она выглядит в выступлениях участников. «Ситуация в нефтегазовом секторе, — заметил Е.Ясин, — мне представляется такой. Мы, то есть как бы хозяева новой демократической страны, в этот сектор пришли с ощущением, что там уже все есть и что главное — захапать! А как и что будет происходить дальше — это не столь важно. «Газпром» все это и осуществил. И, по моим представлениям, это наиболее опасная ситуация. Потому что мы сталкиваемся с совершенно непрозрачной компанией, никем не контролируемой, которая настроена не столько на внедрение каких-то новшеств, на освоение новых технологий, а на то, чтобы удержаться на месте и за это время что-то поиметь. Такое у меня ощущение, хотя я, может быть, и не прав». Не лучше ситуация, по мнению Е.Ясина, и в нефтяном секторе.

В связи с этим научный руководитель ВШЭ обратился с просьбой к В.Крюкову провести анализ сопоставления различных рынков — нефтяного и рынка черных металлов России, который может считаться образцом (по нашим понятиям) рыночной структуры с очень хорошей конкуренцией и низким вмешательством государства. «Вопрос о том, как будут развиваться разные отраслевые рынки — это вопрос о том, что будет в России конкурентоспособным. На сегодня же ощущение таково, что, несмотря на колоссальные заслуги газовиков, нефтяников, геологов, мы находимся в плохом положении, ибо не даем им возможности нормально работать», — заключил Е.Ясин.

Николай Вуколов, новостная служба портала ВШЭ

Фото Никиты Бензорука

Ионизирующее излучение, последствия для здоровья и защитные меры

Что такое ионизирующее излучение? 

Ионизирующее излучение — это вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн (гамма- или рентгеновское излучение) или частиц (нейтроны, бета или альфа). Спонтанный распад атомов называется радиоактивностью, а избыток возникающей при этом энергии является формой ионизирующего излучения. Нестабильные элементы, образующиеся при распаде и испускающие ионизирующее излучение, называются радионуклидами.

Все радионуклиды уникальным образом идентифицируются по виду испускаемого ими излучения, энергии излучения и периоду полураспада.

Активность, используемая в качестве показателя количества присутствующего радионуклида, выражается в единицах, называемых беккерелями (Бк): один беккерель — это один акт распада в секунду. Период полураспада — это время, необходимое для того, чтобы активность радионуклида в результате распада уменьшилась наполовину от его первоначальной величины. Период полураспада радиоактивного элемента — это время, в течение которого происходит распад половины его атомов. Оно может находиться в диапазоне от долей секунды до миллионов лет (например, период полураспада йода-131 составляет 8 дней, а период полураспада углерода-14 — 5730 лет).

Источники излучения

Люди каждый день подвергаются воздействию естественного и искусственного излучения. Естественное излучение происходит из многочисленных источников, включая более 60 естественным образом возникающих радиоактивных веществ в почве, воде и воздухе. Радон, естественным образом возникающий газ, образуется из горных пород, почвы и является главным источником естественного излучения. Ежедневно люди вдыхают и поглощают радионуклиды из воздуха, пищи и воды.

Люди подвергаются также воздействию естественного излучения из космических лучей, особенно на большой высоте. В среднем 80% ежегодной дозы, которую человек получает от фонового излучения, это естественно возникающие наземные и космические источники излучения. Уровни такого излучения варьируются в разных реогрфических зонах, и в некоторых районах уровень может быть в 200 раз выше, чем глобальная средняя величина.

На человека воздействует также излучение из искусственных источников — от производства ядерной энергии до медицинского использования радиационной диагностики или лечения. Сегодня самыми распространенными искусственными источниками ионизирующего излучения являются медицинские аппараты, как рентгеновские аппараты, и другие медицинские устройства.

Воздействие ионизирующего излучения

Воздействие излучения может быть внутренним или внешним и может происходить различными путями.

Внутренне воздействие ионизирующего излучения происходит, когда радионуклиды вдыхаются, поглощаются или иным образом попадают в кровообращение (например, в результате инъекции, ранения). Внутреннее воздействие прекращается, когда радионуклид выводится из организма либо самопроизвольно (с экскрементами), либо в результате лечения.

Внешнее радиоактивное заражение может возникнуть, когда радиоактивный материал в воздухе (пыль, жидкость, аэрозоли) оседает на кожу или одежду. Такой радиоактивный материал часто можно удалить с тела простым мытьем.

Воздействие ионизирующего излучения может также произойти в результате внешнего излучения из соответствующего внешнего источника (например, такое как воздействие радиации, излучаемой медицинским рентгеновским оборудованием). Внешнее облучение прекращается в том случае, когда источник излучения закрыт, или когда человек выходит за пределы поля излучения.

Люди могут подвергаться воздействию ионизирующего излучения в различных обстоятельствах: дома или в общественных местах (облучение в общественных местах), на своих рабочих местах (облучение на рабочем месте) или в медицинских учреждениях (пациенты, лица, осуществляющие уход, и добровольцы).

Воздействие ионизирующего излучения можно классифицировать по трем случаям воздействия.

Первый случай — это запланированное воздействие, которое обусловлено преднамеренным использованием и работой источников излучения в конкретных целях, например, в случае медицинского использования излучения для диагностики или лечения пациентов, или использование излучения в промышленности или в целях научных исследований.

Второй случай — это существующие источники воздействия, когда воздействие излучения уже существует и в случае которого необходимо принять соответствующие меры контроля, например, воздействие радона в жилых домах или на рабочих местах или воздействие фонового естественного излучения в условиях окружающей среды.

Последний случай — это воздействие в чрезвычайных ситуациях, обусловленных неожиданными событиями, предполагающими принятие оперативных мер, например, в случае ядерных происшествий или злоумышленных действий.

На медицинское использование излучения приходится 98% всей дозы облучения из всех искусственных источников; оно составляет 20% от общего воздействия на население.  Ежегодно в мире проводится 3 600 миллионов радиологических обследований в целях диагностики, 37 миллионов процедур с использованием ядерных материалов и 7,5 миллиона процедур радиотерапии в лечебных целях.

Последствия ионизирующего излучения для здоровья

Радиационное повреждение тканей и/или органов зависит от полученной дозы облучения или поглощенной дозы, которая выражается в грэях (Гр).

Эффективная доза используется для измерения ионизирующего излучения с точки зрения его потенциала причинить вред. Зиверт (Зв) — единица эффективной дозы, в которой учитывается вид излучения и чувствительность ткани и органов. Она дает возможность измерить ионизирующее излучение с точки зрения потенциала нанесения вреда. Зв учитывает вид радиации и чувствительность органов и тканей. 

Зв является очень большой единицей, поэтому более практично использовать меньшие единицы, такие как миллизиверт (мЗв) или микрозиверт (мкЗв). В одном мЗв содержится тысяча мкЗв, а тысяча мЗв составляют один Зв. Помимо количества радиации (дозы), часто полезно показать скорость выделения этой дозы, например мкЗв/час или мЗв/год. 

Выше определенных пороговых значений облучение может нарушить функционирование тканей и/или органов и может вызвать острые реакции, такие как покраснение кожи, выпадение волос, радиационные ожоги или острый лучевой синдром. Эти реакции являются более сильными при более высоких дозах и более высокой мощности дозы. Например, пороговая доза острого лучевого синдрома составляет приблизительно 1 Зв (1000 мЗв).

Если доза является низкой и/или воздействует длительный период времени (низкая мощность дозы), обусловленный этим риск существенно снижается, поскольку в этом случае увеличивается вероятность восстановления поврежденных тканей. Тем не менее риск долгосрочных последствий, таких как рак, который может проявиться через годы и даже десятилетия, существует. Воздействия этого типа проявляются не всегда, однако их вероятность пропорциональна дозе облучения. Этот риск выше в случае детей и подростков, так как они намного более чувствительны к воздействию радиации, чем взрослые.

Эпидемиологические исследования в группах населения, подвергшихся облучению, например людей, выживших после взрыва атомной бомбы, или пациентов радиотерапии, показали значительное увеличение вероятности рака при дозах выше 100 мЗв. В ряде случаев более поздние эпидемиологические исследования на людях, которые подвергались воздействию в детском возрасте в медицинских целях (КТ в детском возрасте), позволяют сделать вывод о том, что вероятность рака может повышаться даже при более низких дозах (в диапазоне 50-100 мЗв).

Дородовое воздействие ионизирующего излучения может вызвать повреждение мозга плода при сильной дозе, превышающей 100 мЗв между 8 и 15 неделей беременности и 200 мЗв между 16 и 25 неделей беременности. Исследования на людях показали, что до 8 недели или после 25 недели беременности связанный с облучением риск для развития мозга плода отсутствует. Эпидемиологические исследования свидетельствуют о том, что риск развития рака у плода после воздействия облучения аналогичен риску после воздействия облучения в раннем детском возрасте.

Деятельность ВОЗ

ВОЗ разработала радиационную программу защиты пациентов, работников и общественности от опасности воздействия радиации на здоровье в планируемых, существующих и чрезвычайных случаях воздействия. Эта программа, которая сосредоточена на аспектах общественного здравоохранения, охватывает деятельность, связанную с оценкой риска облучения, его устранением и информированием о нем.

В соответствии с основной функцией, касающейся «установления норм и стандартов, содействия в их соблюдении и соответствующего контроля» ВОЗ сотрудничает с 7 другими международными организациями в целях пересмотра и обновления международных стандартов базовой безопасности, связанной с радиацией (СББ). ВОЗ приняла новые международные СББ в 2012 году и в настоящее время проводит работу по оказанию поддержки в осуществлении СББ в своих государствах-членах.

Источники природной энергии — Статьи об энергетике

Другие возобновляемые источники энергии: геотермальная энергия, и ГЭС (которые мы не будем обсуждать на этой странице.)

Природные источники энергии имеют свои преимущества и недостатки, мы сейчас разберем каждый из них.

Использование природных источников энергии по-прежнему имеет много преимуществ по сравнению с использованием ископаемых видов топлива, а стоимость инвестиций иногда могут быть слишком высокими для большинства людей.

Источник солнечной энергии

 Солнечную энергию  Земля получает от Солнца в виде солнечного излучения. Мы можем использовать этот источник энергии для производства электроэнергии, и для нагрева воды.

Фотоны, содержащиеся в солнечных лучах, делают производство электроэнергии возможным за счет использования солнечных батарей.

Основным недостатком использования солнечной энергии, является то, что батареи могут быть весьма дорогостоящими, и обычно требуется более одной панели солнечных батарей, в зависимости от того, сколько электроэнергии вам требуется.

Преимущество солнечных устройств для производства электроэнергии является относительная простота установки, и  долгосрочная перспектива экономической эффективности. Это делает панели солнечных батарей наиболее распространенным возобновляемым источником энергии для владельцев домов.

Ветер источник энергии

Ветровые турбины используют ветер, как природный источник энергии.

Основным недостатком ветровой энергетики является относительно низкая выработка электроэнергии.

Чтобы получить достойный результат, необходимо устанавливать больше ветровых турбин, но теперь возникает проблема  шумового загрязнения, и увеличение затрат.

Всегда необходимо учитывать местоположение для установки солнечных источников энергии и источников энергии ветра.

Приливные электростанции

Основная проблема этого метода является  блокирование  доступа к различным побережьям.