Параграф 3.1 (География для гимн., III)

Энергия в истории человечества

Потребность человечества в энергии можно разделить на два типа. Во-первых, чело­ве­ку требуются свет и тепло (для приготовления пищи, а также для отопления жилых и производственных помещений). Во-вторых, энергию используют в производстве и обслужи­ва­нии, в домо­хо­зяй­ствах и в общест­вен­ном секторе при работе на станках, выпол­ня­ю­щих меха­ни­чес­кую работу, а также в устройствах, собирающих, хранящих, обра­ба­ты­ва­ющих и пере­да­ю­щих информацию.

Уровень потребления энергии на душу населения также является наглядным показате­лем общего уровня развития государства: чем более развито общество, тем больше энергии расходуется в домохозяйствах, работе транспорта и общественных местах (например, уличное освещение) и пр.

Развитие современной энергетики

Огромное влияние на развитие человечества оказывало то, насколько доступна была энергия (насколько она дорогая или дешевая). Чем больше энергии удавалось получить, тем больше использовалось потребляющих энергию машин и устройств и тем меньше приходилось заниматься тяжелым физическим трудом.

В наше время расходы на энергию включены в стоимость всех товаров и услуг, что делает ее одним из важнейших фак­то­ров, оказывающих влияние на состояние экономики как отдельных государств, так и всего мира. Чем выше цена, по которой предприятия вынуждены покупать энергию, тем мень­ше продукции они могут производить и тем эта продук­ция дороже. Это правило действует и в обратном направле­нии.

Получением энергии из природных источников, ее преобра­зовани­ем в подходящую для использования форму и переда­чей потребителю занимается такая область экономической деятельности, как энергетика. Первым источником энергии, который стал исполь­зо­вать­ся человеком, была древесина. Более того, она оставалась главным источником энергии вплоть до конца XVIII века, хотя за это время человек научился использовать как энергию текущей воды (водяные мельницы), так и энергию ветра (парусные корабли, ветряные мельницы). В некоторых регионах умели использовать и ископаемое, или фоссильное, топливо (каменный и бурый уголь, нефть).

Мужчины из кенийского племени добывают огонь Трением человек добывал огонь в течение сотен тысяч лет. Получение огня и сжигание древесины для доисторического человека было огромным шагом. Огонь обеспечивал свет и тепло, позволял готовить пищу и защищал от диких животных.

Во второй половине XVIII века в Великобритании началась промышленная революция, в ходе которой широкое применение получило именно ископаемое топливо. Освоение ископаемого топлива было столь же значительным событием в истории человечества, как и переход к оседлому образу жизни, когда появилось земледелие: оба фактора оказали на общество переломное и необратимое воздействие. Человек вступил в эпоху мнимого энергетического изобилия: энергии было столько, сколько люди успевали добыть из недр земли. Невозможно переоценить важность изобретения паровой машины в 1765 году. Изначально энергия паровой машины использовалась для выкачивания из угольных шахт воды: таким образом применение угля (как топлива для паровой машины) позволило добывать еще больше угля, затрачивая меньше усилий. В скором времени паровую машину начали использовать на фабриках, что привело к существенному росту производительности труда. Спустя некоторое время был изобретен паровоз, который можно было использовать для перевозки угля. Благодаря этому техни­чес­кому нов­шест­ву отпала необходимость расположе­ния фабрик поблизости от угольной шахты. Отныне предпри­я­тия можно было строить в городах, где хватало рабочих рук, а также имелся рынок для сбыта продукции. Зависимость от место­рас­по­ло­же­ния источника энергии еще больше уменьшилась с началом применения электро­энер­гии.

Фабрика по обработке хлопка в Англии, начало XIX века
​В индустриальную эпоху паровые двигатели, рабо­та­ю­щие на угле, смогли увеличить производитель­ность в десятки раз. Таким образом были созданы первые современные заводы и фабрики.

В середине XIX века люди приступили к добыче нефти в коммерческих целях, однако настоящий нефтяной бум начался на рубеже XIX–ХХ веков, когда был изобретен гораздо более мощный, чем паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе (бензин, дизель­ное топливо). В сравнении с углем жидкое топливо отличается более высокой энергоемкостью и оно гораздо проще в обращении. Началась масштабная моторизация, нефть стала важнейшим стратегическим ресурсом, а также сырьем для химической промышленности ХХ века.

Заправка самолета
​Жидкое топливо намного удобнее в использовании, чем твердое. Жидкость можно переливать и перека­чивать, точно дозировать и легко транспор­тиро­вать, а компактный двигатель внутреннего сгора­ния, работающий на жидком топливе, заложил основу для моторизации транспорта и до сих пор является наиболее распространенным источником энергии для транспортных средств.

Неравномерное распределение запасов нефти в мире вызы­ва­ло напряженность в международных отношениях, что в некоторых случаях приводило к военным конфликтам. В середине ХХ века все более очевидным становилось разрушительное воздействие, которое ископаемые виды топлива оказывали на окружающую среду. Эти обстоятель­ства вынуждали использовать альтернативные источники энергии. Из невозобновляемых источников энергии начали использовать ядерное топливо и природный газ. Однако в наше время мир – и в первую очередь развитые страны, – начинают ориентироваться на возобновляемые источники энергии, все более активно используя энергию солнца, ветра, воды, приливов и отливов, геотермальную энергию, а также энергию биомассы.

Фрезерный торф на просушке
Разделение источников энергии на возоб­нов­ляе­мые и нево­зоб­нов­ляе­мые основано на том, в каком объеме энергетический ресурс можно использовать в сравнении с нынешними потребностями челове­ка. Один из важнейших энергетических ресурсов Эстонии – торф – относится к числу невозобновляе­мых источников энергии. Толщина слоя торфа в Эстонии растет со скоростью 1 мм в год, и этого недостаточно для того, чтобы необходимое для промышленного производства количество торфа успевало восстановиться за несколько поколений. При нынешних средних темпах добычи торфа на восстановление его залежей уйдут тысячи лет и десятки поколений. По этой причине торф считают ископаемым топливом.​
  • Каменный уголь
  • Текущая и падающая вода
  • Древесина
  • Ветер
  • Нефть
  • Солнечное излучение
  • Приливы и отливы
  • Природный газ
  • Широкое использование угля
  • Переход к оседлому образу жизни
  • Изобретение двигателя внутреннего сгорания и обширная моторизация
  • Механизация заводов с использованием угольных паровых двигателей
  • Многократный рост производительности
  • Широкое использование ядерного топлива и природного газа
  • Их запасы закончились.
  • Их вредное воздействие на окружающую среду становилось все более очевидным.
  • Их запасы были распределены неравномерно, что привело к серьезным международным конфликтам.
  • Был разработан способ эффективного получения энергии из возобновляемых источников.

Дополнительный материал. От мышечной силы до нефти

В экономическом, технологическом и социально-культурном плане общество совершило резкий скачок в развитии только на протяжении нескольких последних веков. До этого развитию препятствовал в первую очередь дефицит энергии, т. е. неумение эффективно использовать источники энергии. На протяжении долгого времени в основном использовалась мышечная сила человека. Выживание каждой отдельной личности и общества в целом зависело от способности выполнять тяжелейшую физическую работу, которая часто приводила к травмам, болезням и ранней смерти. Например, считается, что в строительстве Великой Китайской стены участвовал, по меньшей мере, один миллион человек, половина из которых умерла при строительстве. Транспорт также был медленным и требовал колоссальных усилий.

Тягловые животные
​В аграрном обществе для получения механической энергии начали использовать тягловых животных, а тепловую энергию получали, сжигая навоз.

На протяжении тысячелетий для человека главным источником энергии (в первую очередь, тепла) являлась древесина, основными недостатками которой были дороговизна и сложность транспортировки (за исключением случаев, когда бревна можно было сплавлять по рекам). Еще в Древнем мире человек научился использовать энергию воды: в IV–III веке до н. э. греческие инженеры при помощи водяного колеса получали воду для орошения полей. Энергию ветра начали использовать сначала на парусных судах, а затем на ветряных мельницах. Но гидроэнергию и энергию ветра можно было использовать только в определенных местах и при определенных условиях.

Водяное колесо акведука
​Это водяное колесо находится в Хаме, Сирия (Google maps). Доподлинно неизвестно, когда оно было построено, но подобное сооружение было изображено на древней мозаике, датируемой 469 годом. Можно предположить, что водяное колесо было построено не позднее V века, но, возможно, и несколькими веками ранее.​

В северо-восточном Китае каменный уголь использовали для выплавки меди еще за 1000 лет до н. э. Первую информацию об использовании каменного угля в Европе можно прочесть в трудах древне­гре­чес­ко­го философа Теофраста (371–287 до н. э.). В 1550 году в Англии добывалось около 210 000 тонн каменного угля, в 1630 году – уже 5,1 миллиона тонн. Освое­ние каменного угля стало чем-то бόльшим, чем просто появ­ле­ни­ем очередного источника энергии. Во все предыду­щие эпохи общество в той или иной степени зависело от возоб­нов­ляе­мых источников энергии: от биомассы (дрова), воды и ветра, а также от мышечной силы человека и животных. Только после того как массовая вырубка леса (для корабле­строе­ния, выплавки железа) привела к дефициту древесины (см. параграф 2.4), люди начали добывать каменный уголь. Каменный уголь, изначально использовав­шийся исключи­тель­но в качестве топлива для паровой машины, послужил ключом к промышленной революции, ставшей переломным моментом в истории развития человечества.

Центральный пункт распределения газа для газового освещения в Париже, 1868 год
До XIX века людям приходилось работать в основ­ном при дневном свете. Все изменилось, когда начали добывать и перерабатывать каменный уголь. Побочными продуктами его переработки были масло и газ, которые начали использовать в светильниках. Газовое уличное освещение впервые появилось в Англии в 1807 году. Спустя шесть лет газовое освещение начали использовать в произ­вод­ствен­ных зданиях, первым из которых стала хлопко­пря­диль­ная фабрика в штате Род-Айленд, США. Искусственное освещение позволило удли­нить рабочий день.

Считается, что шумеры использовали нефть еще 3000–4000 лет назад, а в Китае, вероятно, еще раньше научились делать из нефти керосин. С середины XVIII века технология переработки нефти постоянно развивалась. Увеличивались и объемы добычи нефти, поскольку индуст­ри­али­за­ция вступила в период, когда жидкое топливо требовалось во все больших объемах. В 1855 году канадский физик Абрахам Геснер запатентовал метод, позволяющий производить керосин из каменного угля и нефти. Керосин был значитель­но дешевле китового жира, поэтому его было выгоднее использовать в лампах. 

В 1859 году в Пенсильвании (США) начала свою работу первая коммерческая буровая нефтяная вышка. Поначалу «черное золото» использовалось исключительно в качестве топлива для ламп. Однако спрос на нефть начал быстро расти после изобретения двигателя внутреннего сгорания, который применяли в автомобилях. В модели автомобиля Ford 1892 года в качестве топлива уже исполь­зовал­ся бензин. Нефть является также важным сырьем химической промышлен­нос­ти – из нее производятся различные виды пластика, смазка, пестициды и пр.

Численность населения мира и средняя дневная добыча нефти в период 1900–2014 гг.
ХХ век можно заслуженно назвать нефтяным. С начала прошлого столетия объемы произ­вод­ства т. н. черного золота уве­ли­чи­ва­лись быстрее, чем население планеты.

Определения

  • энергетика – отрасль экономики занимающаяся получением, преобразованием и распре­де­ле­ни­ем энергетических ресурсов (производство топлива, тепловой энергии и электро­энер­гии, а также передача энергии потребителям)
  • ископаемое топливо – содержащие органическую материю горючие смеси веществ (нефть, бурый и каменный уголь, природный газ, горючий сланец, торф), образовавшиеся из останков населявших Землю миллионы лет назад организмов; после захоронения под слоем осадков органические остатки преобразовались под воздействием высокого давления; добыть энергию из этих веществ возможно только посредством их сжигания
  • невозобновляемые источники энергии – источники энергии, которые не восстанавливаются либо восстанавливаются на протяжении чрезвычайно продолжительного по меркам человека периода (ископаемое и ядерное топливо)
  • возобновляемые источники энергии – источник энергии, запас которого либо является практически неисчерпаемым (солнечная радиация, ветер, вода, приливы и отливы, внутреннее тепло Земли), либо восста­нав­ли­ва­ет­ся в ходе естественных процессов за короткий промежуток времени (биомасса)
Будь ласка, зачекайте