olíuorku
Orka er grundvallargetan til að framkvæma vinnu. Það valdi ekki aðeins grunnþörf manna - eins og upphitun og matreiðsla - heldur knýr einnig tæknilegar framfarir, Efnahagsþróun, og félagslegt flækjustig. Frá eldi til kolaorku, allt frá vindknúnum skipum til kjarnorkuknúinna skipa, gerðinni, þéttleika, og hagkvæmni orkugjafa hefur beinlínis mótað getu mannsins til að umbreyta náttúrunni, auka framleiðni, og byggja upp flókin samfélög. Án stöðugrar orkugjafar og bættrar skilvirkni, það yrði engin þéttbýlismyndun, verkaskiptingu, eða hnattvæðingu. Skilningur á orkusögu er lykillinn að því að skilja mannlega siðmenningu sjálfa.
Breytingar á orkunotkun skilgreina helstu áfanga mannkynssögunnar. Byggir á sagnfræðingnum E.A. Umgjörð Wrigleys og stækkar það til nútímans, við getum skipt orkusögu í þrjú meginþrep:
Þetta langa tímabil treysti á lífmassa (tré, strá), dýrakraftur, og náttúruöfl (vindur, vatn). Orkuþéttleiki var mjög lítill (venjulega <0.5 W/m²), takmarka framleiðni, fólksfjölgun, og samfélagsleg flókið. Samfélög voru landbúnaðarleg, smáum stíl, og viðkvæm fyrir umhverfismörkum. Eyðing skóga og vistfræðilegt álag fylgja oft ofnotkun á viðareldsneyti.
Merkt af uppfinningu gufuvélarinnar, á þessu tímabili var fjöldanýting á kolum, olíu, og jarðgas. Með mikilli orkuþéttleika (20–50 W/m² eða meira), jarðefnaeldsneyti ýtti undir iðnbyltinguna, þéttbýlismyndun á heimsvísu, og hröð efnahagsþrenging. Samt, það leiddi líka til ofneyslu, mengun, og loftslagsbreytingar.
Samfélagið er að færast í átt að hreinu, lágt kolefni, endurnýjanleg orkukerfi til að bregðast við eyðingu auðlinda og loftslagskreppu. Sólarorka, vindur, kjarnorku (sérstaklega háþróaðir kjarnaofnar), vetni, og lífmassi eru lykiluppsprettur. Markmiðið er næstum núll eða neikvæð kolefnisorkuhringrás, táknar ekki aðeins tæknilega breytingu heldur grundvallarbreytingu á mannlegri þróunarlíkaninu - frá útvinnandi til samlífis. Þessi umskipti munu endurskilgreina alþjóðlegar atvinnugreinar, orkugeostjórnmál, og stjórnarhætti.
Sögulega séð, sérhver breyting á hugmyndafræði orku hefur verið afleiðing af langtíma, margþætt áhrif frekar en skyndileg umbreyting. Helstu drifkraftarnir eru m.a:
Nýsköpun er beinasta mótor orkuskipta. Allt frá endurbættum gufuvélum og brunavélum til afkastamikilla ljósvaka, stórfelldar vindmyllur, og hugsanlega kjarnorkusamruna í framtíðinni, tækniframfarir hafa ekki aðeins aukið skilvirkni orkuvinnslu og orkubreytinga heldur einnig opnað alveg nýjar leiðir til orkunotkunar. Auðlindir sem áður voru óhagkvæmar eða óhagkvæmar eru orðnar þjóðhagslega hagkvæmar.
Takmarkanir eða útblástursógnir hefðbundinna orkugjafa hafa knúið mannkynið til að leita annarra kosta. Til dæmis, á 18. öld, ört vaxandi eftirspurn eftir timbri í Bretlandi var meiri en sjálfbært framboð úr skógum, koma af stað „viðarkreppunni,“ sem beinlínis örvaði stórfellda námuvinnslu og kolanotkun. Í dag, áhyggjur af „toppolíu“ og endanlegu eðli jarðefnaeldsneytis eru mikilvægir hvatar á heimsvísu fyrir breytingu í átt að endurnýjanlegri orku.
Þar sem orkunotkun hefur aukist, Umhverfisáhrif þess hafa komið æ betur í ljós. Alvarleg loftmengun í iðnaðarborgum — eins og hinn alræmda reykjarmökk í London, leiddi til endurbóta á orkuuppbyggingu og brennslutækni seint á 19. og snemma á 20. öld. Á 21. öld, hnattrænar loftslagsbreytingar af völdum losunar gróðurhúsalofttegunda frá bruna jarðefnaeldsneytis eru orðnar brýnasta áskorun mannkyns, hvetja lönd til að setja sér markmið um minnkun kolefnis og flýta fyrir grænum orkuskiptum.
Þegar tæknin þroskast og stærðarhagkvæmni tekur gildi, kostnaður við endurnýjanlega orku heldur áfram að lækka, gera það sífellt samkeppnishæfara á alþjóðlegum orkumarkaði. Til dæmis, undanfarin ár, jöfnuðum raforkukostnaði (LCOE) vegna sólar- og vindorku hefur farið niður fyrir nýbyggðar jarðefnaeldsneytisvirkjanir á mörgum svæðum, veita sterkan markaðsstyrk fyrir orkuskiptin.
Oftrú á tiltekna orkugjafa getur haft í för með sér verulega þjóðaröryggisáhættu. Olíukreppan á heimsvísu hefur sýnt að lönd sem eru háð innfluttu jarðefnaeldsneyti eru viðkvæm fyrir geopólitísku umróti. Þróun fjölbreyttra og staðbundinna endurnýjanlegra orkugjafa eykur orkusjálfstæði og styrkir þjóðaröryggi.
Þetta langa tímabil einkenndist af beinum samskiptum mannkyns við náttúruöflin. Tæmingu elds var mikilvægasta orkubyltingin snemma. Vísbendingar frá Zhoukoudian nálægt Peking benda til þess að Homo sapiens hafi snemma lært að stjórna eldi í kring 500,000 árum síðan. Eldur veitti hita fyrir hlýju og eldamennsku (bætir til muna frásog næringarefna), var notað til að búa til verkfæri (keramik, slökkvimálma), veitt lýsingu, hrinda villtum dýrum frá sér, og hjálpaði til við að breyta umhverfinu (slægjabúskapur). Samt, snemma eldsnotkun var óhagkvæm, með verulegu hitatapi, og safna eldsneyti (aðallega eldiviður) var vinnufrek.
Með uppgangi landbúnaðarsiðmenningar, lífmassi varð ríkjandi frumorkugjafi, reikningur fyrir yfir 90% af orkunotkun. Landbúnaðarframleiðsla byggðist að miklu leyti á vinnu manna og dýra. Þó þetta jók háð landframleiðni, það lagði einnig áherslu á takmörk sjálfbærrar landnýtingar og hæga endurnýjanleika viðar, takmarka umfang samfélagsþróunar. Nokkrar fornar siðmenningar, eins og seint Rómaveldi, orðið fyrir viðarskorti og umhverfisspjöllum vegna óhóflegrar skógareyðingar, sem endurspeglar eðlislægar takmarkanir lífrænna orkutímans.
Samhliða, mennirnir beittu náttúruöflunum smám saman. Eins snemma og 200 f.Kr, lóðrétta vindmyllur voru notaðar í Persíu til að mala og áveita, sýna snemma hugvit manna við að nýta vindorku. Í Han-ættinni, Kína hafði víða tekið upp vatnsknúna hamra (shuidui), að ná vökvanýtni upp á u.þ.b 30%. Þó að þessi notkun náttúrulegrar orku hafi oft verið svæðisbundin og í litlum mæli, þeir lögðu grunninn að notkun náttúruaflanna á tímum iðnaðar.
The first true “energy revolution” began with the large-scale use of coal. Um miðja 18. öld, Bretland naut góðs af miklum kolaforða og stóð frammi fyrir „viðarkreppu“. Bylting í gufuvélatækni, sérstaklega endurbætur James Watt á Newcomen vélinni á sjöunda áratugnum, aukin hitauppstreymi frá u.þ.b 1% til yfir 5%, draga verulega úr kolanotkun. Þetta gerði gufuvélum kleift að nota í atvinnuskyni við námuvinnslu, vefnaðarvöru, málmvinnsla, og aðrar atvinnugreinar.
Kolknúnar gufuvélar veittu áður óþekktu miðstýrðu og stórfelldu afli, umbreyta framleiðslumáta. Verksmiðjur komu í stað dreifðra verkstæða, og vélaframleiðsla kom í stað handavinnu, og kveikti því fyrstu iðnbyltinguna. Kolaframleiðsla í Bretlandi hækkaði úr u.þ.b 3 milljón tonn inn 1700 til 225 milljón tonn um 1900, verða burðarás „verkstæðis heimsins“.
Mikil orkuþéttleiki og flutningsgeta kol (miðað við tré) stækkaði landfræðilegt umfang framleiðslustarfsemi og gerði nýja flutningatækni kleift eins og járnbrautir og gufuskip. Þetta hjálpaði til við að taka í sundur landfræðilegar takmarkanir, ýtt undir alþjóðleg viðskipti, og hraðari þéttbýlismyndun. Sterk jákvæð viðbragðslykkja kom fram á milli orkuinntaks og hagkvæmrar framleiðslu: kol veittu ódýra orku → jók framleiðni iðnaðar → hagvöxtur → meiri fjárfesting í orku R&D og innviðir → frekari umbætur á orkunýtingu og aðgengi. Til dæmis, Landsframleiðsla á hvert tonn af kolum jókst úr 1,2 pundum 1800 í 4,7 pund um 1900 (söguleg gjaldmiðilsgildi), sýna hvernig orkunýting og efnahagsleg velmegun styrktu hvort annað.
20. öldin er oft kölluð „olíuöld“ og „öld rafvæðingar“. Olía, með miklum orkuþéttleika og auðveldum flutningi og fágun, hækkaði hratt til frægðar. Þroska brunahreyfla tækni, sérstaklega notkun þess í bifreiðum og flugvélum, var aðal drifkraftur olíuuppsveiflunnar. Framleiðsla færibands Henry Ford gerði bíla á viðráðanlegu verði fyrir venjuleg heimili, og olíunotkun á heimsvísu jókst úr u.þ.b 190 milljón tunna inn 1910 til 17 milljarða tunna inn 1970. Þessi umbreytti borgarhönnun, hreyfanleikamynstur, og jafnvel landfræðilega dýnamík. Olía þjónaði ekki aðeins sem eldsneyti - afurðir hennar í straumnum, eins og plast, áburður, og tilbúnar trefjar, varð grunnurinn að nútíma iðnaði og daglegu lífi.
Samtímis, rafvæðingarbyltingin fór fram. Sem hreinn, sveigjanlegur, auðveldlega send, og stýranlegt aukaorkuform, rafmagn jók verulega hagkvæmni og þægindi orkunotkunar. In 1882, Thomas Edison byggði fyrstu verslunarmiðstöð heimsins - Pearl Street Station í New York - sem markar fæðingu nútíma raforkukerfis. Rafmagn knúið nýjar iðngreinar (T.d., rafmagnstæki, fjarskipti), gjörbylti heimilislífinu (T.d., raflýsing, heimilistæki), og stóraukin framleiðni. Raforkuframleiðsla á heimsvísu jókst úr u.þ.b 5 milljarða kWh inn 1900 til nokkurn veginn 15 trilljón kWh um 2000. Rafmagn varð mikilvægasti orkuberi nútímasamfélags, þar sem framleiðsla var upphaflega byggð á kolum en smám saman með vatnsafli, olíu, og jarðgas.
Um miðja 20. öld, mannkynið hafði lært að beisla kjarnorku. In 1954, Obninsk-kjarnorkuverið í Sovétríkjunum varð það fyrsta til að tengjast netinu, merkir innkomu kjarnorku sem nýtt orkuform með mjög miklum þéttleika. Kjarnorkuframleiðsla framleiðir engar gróðurhúsalofttegundir, krefst lágmarks eldsneytis, og skilar stöðugri framleiðslu. Þrátt fyrir kreppur eins og Chernobyl og Fukushima sem olli tortryggni almennings og þróunaráföllum, Kjarnorka var áfram stór uppspretta lágkolefnisrafmagns, bókhald fyrir 10.4% af raforkuframleiðslu á heimsvísu af 2020, og þjóna sem lykilorkugjafi í löndum eins og Frakklandi.
Þessi öld orkuþróunar, með áður óþekktum mælikvarða og hraða, hefur valdið fólksfjölgun, efnahagslega velmegun, og tækniframfarir. Samt, það sáði líka fræinu fyrir framtíðaráskoranir.
Hinn ótrúlegi árangur jarðefnaeldsneytis hefur einnig valdið óumflýjanlegum mótsögnum í uppbyggingu og djúpstæðum vandamálum.:
Jarðefnaeldsneyti eru leifar lífrænna efna sem myndast í jarðfræðilegum ferlum fyrir hundruðum milljóna ára og eru óendurnýjanlegar auðlindir. Þó að nýlega sannað forða sé stöðugt að bætast við, heildarforði er að lokum endanlegur. Samkvæmt tölfræði frá BP og öðrum samtökum, á núverandi neysluhraða, sannaða forða olíu, jarðgas, og búist er við að kol endist í 53, 54, og 132 ár, hver um sig. Ójöfn dreifing þessara auðlinda gerir það einnig að verkum að orkuframboð er mjög einbeitt á fáum svæðum, sem leiðir til hugsanlegrar hættu á truflun á framboði og verðsveiflum.
Brennsla jarðefnaeldsneytis er aðalorsök mikillar aukningar á styrk gróðurhúsalofttegunda í andrúmsloftinu, aðallega koltvísýringur. Eftirfarandi matsskýrslur IPCC hafa bent á að uppsöfnuð losun frá iðnbyltingunni hafi leitt til hlýnunar jarðar, koma af stað öfgum veðuratburðum, jökulbráðnun, hækkun sjávarborðs, og tap á líffræðilegri fjölbreytni, meðal annarra alvarlegra vistfræðilegra kreppu. Milli 2010 og 2019, Koltvísýringslosun frá jarðefnaeldsneyti var samtals 340 milljarða tonna, bókhald fyrir 31% af heildarlosun frá iðnbyltingunni. Þetta ógnar ekki aðeins stöðugleika vistkerfa heldur hefur það einnig í för með sér langtíma áhættu fyrir lifun og þróun mannsins..
Mikil landfræðileg samþjöppun olíu- og gasauðlinda á heimsvísu hefur gert orkuöflun að lykilatriði í alþjóðlegri stjórnmálabaráttu og landpólitískum átökum. Sögulegar orkukreppur - eins og þær sem eru í 1973 og 1979 — voru nátengd landfræðilegum atburðum. Petrodollarkerfið, samtök eins og OPEC, og eftirlit með helstu orkuflutningaleiðum hefur öll stuðlað að flóknu landpólitísku landslagi, gera orkuafhendingaröryggi að mikilvægu stefnumarkandi áhyggjuefni fyrir þjóðir.
Umhverfismengun og heilsuhættur: Auk gróðurhúsalofttegunda, við bruna jarðefnaeldsneytis myndast mikið magn loftmengunarefna, eins og svifryk, brennisteinsdíoxíð, og köfnunarefnisoxíð, sem stafar alvarlega ógn við heilsu manna, þar á meðal öndunarfæra- og hjarta- og æðasjúkdóma. Jarðvegur og vatnsauðlindir geta einnig mengast við námuvinnslu og flutninga.
Vísindalegur skilningur á loftslagsbreytingum heldur áfram að dýpka, og víðtæk samstaða hefur myndast. Milliríkjanefnd um loftslagsbreytingar (IPCC), sérstaklega í sérskýrslu sinni um hlýnun jarðar um 1,5°C, hefur gefið út harkalegar viðvaranir: að takmarka hækkun á meðalhita á jörðinni innan við 1,5°C umfram það sem var fyrir iðnbyltingu og forðast skelfilegustu afleiðingar loftslagsbreytinga, Draga þarf úr losun gróðurhúsalofttegunda á heimsvísu um u.þ.b 45% Frá 2010 stigum eftir 2030, og núlllosun (kolefnishlutleysi) verður að ná um það bil 2050.
Þetta þýðir að yfirráð jarðefnaeldsneytis verður að afnema hratt á næstu tveimur til þremur áratugum, gera braut fyrir núll- eða lágkolefnis orkugjafa. Tímalínan er mjög þétt, krefjast áður óþekkts hraða og umfangs umbreytingar á orkukerfi. Það er ekkert auðvelt verkefni að ná kolefnishlutleysi – það krefst sameiginlegrar viðleitni ríkisstjórna, fyrirtæki, rannsóknastofnana, og almenningi um allan heim, samhliða samræmdum nýjungum í stefnumótun, tækni, og markaðsaðferðir. The brevity of this “transition window” constitutes both the defining feature and the most formidable challenge of today’s energy transition.
Horft til baka í sögu orkunotkunar mannsins, við getum dregið nokkra dýrmæta lærdóma:
Tækninýjungar sem kjarnadrifinn: Bylting í gufuvélum, brunahreyfla, og rafmagnsrafstöðvar voru lykillinn að fyrri orkubyltingum. Orkuskiptin í framtíðinni eru sömuleiðis mjög háð stöðugri þróun og markaðssetningu tækni eins og endurnýjanlegrar orku, kjarnorku, vetni, og orkugeymsla.
Uppbygging innviða skiptir sköpum: Frá skurðinum og járnbrautarkerfi fyrir kolaflutninga, til rafveitna til raforkuflutnings, og til framtíðar snjallnets og vetnisleiðslur, uppbygging og uppfærsla innviða er grundvallaratriði til að gera kleift að taka nýja orkugjafa í stórum stíl.
Leiðbeiningar um stefnu er ómissandi: Stuðningur við stefnu stjórnvalda, eins og styrki, skattaívilnanir, kolefnisverðlagningu, og eftirlitsstaðla, er mikilvægt á fyrstu stigum orkuskipta. Þessi verkfæri hjálpa til við að stýra fjárfestingum, draga úr hættu á nýrri tækni, og rækta nýmarkaði.
Orkuskipti eru kerfisbundið verkefni: Það felur ekki aðeins í sér breytingar á orkuframleiðslu heldur einnig í flutningi, dreifingu, neyslu, og jafnvel breiðari efnahagsskipulagi. Þetta krefst samhæfingar milli atvinnugreina og atvinnugreina.
Félagsleg viðurkenning mótar hraðann: Sögulega séð, útbreiðslu nýrra orkuforma hefur oft fylgt félagsleg aðlögun og hagsmunaaðlögun. Réttlát orkuskipti verða að setja sanngirni í forgang til að forðast aukið félagslegt misrétti og tryggja víðtækan stuðning almennings.
Næsta grein mun segja þér frá 'Global Energy Transition Path and System Resharing', fylgdu ZMS CABLE FR til að færa þér meira efni.
As renewable energy continues to gain momentum, its future will be shaped not just by…
I. Introduction In a world facing the twin challenges of climate change and resource depletion,…
3. Hvernig á að velja réttan snúru fyrir landbúnaðarumsóknir 3.1 Select Cable Type Based…
Driven by the global wave of agricultural modernization, agricultural production is rapidly transforming from traditional…
Þegar alþjóðlegur námuiðnaður heldur áfram að stækka, mining cables have emerged as the critical…
INNGANGUR: Mikilvægi rafmagnsverkfræði og hlutverk ZMS kapals rafmagnsverkfræði, as…