Возобновляющиеся энергетические ресурсы
Отличительной особенностью возобновляющихся энергетических ресурсов является их ежегодная восстанавливаемость, поэтому их рассчитывают на год их использования. При сравнении их энергетического потенциала с потенциалом невозобновляющихся энергетических ресурсов обычно принимают срок их использования в 100 лет. Одним из традиционных возобновляющихся энергетических ресурсов является ресурс гидроэнергии рек. Общие геологические ресурсы энергии рек оценивают в 3,5— 4,0 млрд т. у. т/год, или в 102—117 ЭДж/год. Разведанные ресурсы энергии рек составляют 1,23 млрд. т у. т/год, или 36 ЭДж/год; 24 % этих ресурсов расположены в развитых капиталистических странах, 28%—в социалистических странах и 48 % — в развивающихся странах.
В настоящее время используется 16 % мирового потенциала энергии рек.
Вторым видом традиционных возобновляющихся энергетических ресурсов является биотопливо, получающееся из биомассы растений и животных. Типичными видами биотоплива являются древесина и сельскохозяйственные растительные и животные отходы. Основным источником биотоплива являются леса, занимающие 30 % суши и производящие ежегодно до 50 млрд. т. у. т/год биомассы, а также солома в количестве 1,5 млрд. т/год, образующаяся в виде побочного продукта при производстве зерновых. Биомасса обеспечивает до 10 % мирового потребления первичной энергии и в настоящее время является основным источником тепловой энергии у населения развивающихся стран.
Солнечная энергия, т. е. энергия электромагнитной радиации солнечных лучей, достигающих земной поверхности, относится к самым крупным энергетическим ресурсам Земли. Средняя интенсивность солнечного излучения на 1 м2 поверхности Земли составляет в сутки от 7,2 МДж на севере Европы до 21,6 МДж в солнечных засушливых районах. До 35 % общей солнечной радиации отражается от земной поверхности, до 22 % расходуется на процессы испарения, конденсации, перемещений воздуха и воды, фотосинтез, а 43% преобразуется в тепловую энергию. Энергетические ресурсы этой составляющей солнечной радиации составляют около 2,4 млн.
Косвенными видами солнечной энергии являются энергия ветра, энергия волн и тепловая энергия океана. Энергетические ресурсы этих источников энергии конечно существенно меньше солнечной энергии, но достаточно значительны для рассмотрения их в качестве перспективных. Так, общий энергетический потенциал ветра оценивается в 6,12 тыс. ЭДж/год, волн—94,5 ЭДж/год, приливов—94,5 ЭДж/год, а теоретически извлекаемая тепловая энергия океана оценивается в 4,7 тыс. ЭДж/год.
Геотермальные энергетические ресурсы Земли относятся к низкопотенциальным, невозобновляющимся ресурсам, огромные запасы которых позволяют считать эти ресурсы неисчерпаемыми; они сконцентрированы вдоль хорошо изученных географических поясов, занимающих около 10% поверхности Земли. Геотермальные ресурсы, имеющие температуру более 15°С и расположенные на глубине до 3 км, делят на 4 вида: горячая вода, сухой пар, горячая скальная порода и подземные воды под давлением; по температуре: до 100 °С, 100— 150 °С и свыше 150°С. Максимальная температура геотермальных ресурсов не превышает 360 °С. Общий расчетный объем мировых геотермальных энергетических ресурсов оценивается в 41 млн. ЭДж, а их тепловой энергетический потенциал — в 2,94 млн. ЭДж; при этом 88 % его приходится на низкотемпературные геотермальные источники энергии с температурой менее 100°С. Основные ресурсы геотермальной энергии находятся в Северной Америке, в Западной и Восточной Европе.
Энергетическими ресурсами для производства термоядерной энергии в первом поколении термоядерных энергетических реакторов будут ресурсы дейтерия и трития. Ресурсы дейтерия, сосредоточенного в воде мирового океана, практически не ограничены и достигают 46 трлн. т. Тритий может быть получен искусственным путем в термоядерном реакторе из лития. Извлекаемые запасы лития составляют около 10 млн. т, однако следует ожидать разведки новых запасов этого элемента. Кроме того, в морской воде содержится приблизительно 184 млрд.. В расчете на ресурс в 10 млн. т лития за счет реакции термоядерного синтеза можно получить 3,6 млрд. больше, чем энергии, выделяемой торах, работающих при использовании всех разведанных запасов урана и тория. Термоядерная энергия, эквивалентная 184 млрд. т лития, составляет около 66 млрд. ЭДж. При полном использовании ресурсов дейтерия (46 трлн. т) можно получить 11 трлн. ЭДж энергии, что позволяет рассматривать эти ресурсы как практически неисчерпаемые.
