Существует несколько подходов к классификации природных ресурсов.
1. По источникам и местоположению:
· энергетические ресурсы,
· атмосферные газовые ресурсы,
· водные ресурсы,
· ресурсы литосферы,
· ресурсы растений-продуцентов,
· ресурсы консументов,
· ресурсы редуцентов,
· климатические ресурсы и др.
2. По сфере их использования:
· производственные (сельскохозяйственные и промышленные),
· здравоохранительные (или рекреационные),
· эстетические,
· научные и др.,
3. По принципу используемости человеком в настоящее время (иначе говоря, по техническим возможностям эксплуатации):
· реальные природные ресурсы используются в настоящее время человеком в производственной деятельности;
· потенциальные природные ресурсы в настоящее время не используются человеком вообще, либо используются в недостаточной степени (энергия Солнца, морских приливов, ветра и др.).
4. По принципу заменимости:
· заменимые природные ресурсы можно заменить другими сейчас или в обозримом будущем (все полезные ископаемые, энергоресурсы);
· незаменимые природные ресурсы нельзя заменить другими природными ресурсами (атмосферный воздух, вода, генетический фонд живых организмов).
5. По направлению их использования в деятельности человека:
· А – непосредственные источники существования людей, их воспроизводства:
Ø А1 – жизненно необходимые (воздух, вода, земля и др.);
Ø А2 – рекреационные, оздоровительные, эстетические.
· В – источники средств материального производства, важнейшие факторы его развития:
Ø В1 – ресурсы, непосредственно потребляемые материальным производством (сырье, энергия, материалы);
Ø В2 – ресурсы, используемые, но не изымаемые из природной среды (например, вода для речного и морского транспорта).
· С – ресурсы, непосредственно человеком и в его материальном производстве не используемые, но составляющие необходимое звено в круговороте вещества и энергии в природе (например, планктон океанов, деструкторы в почве). Их можно назвать природными условиями.
6. По принципу исчерпаемости и возобновимости:
· исчерпаемые природные ресурсы ( ресурсы, количество которых ограничено и абсолютно, и относительно)
Ø невозобновимые (абсолютно не восстанавливаются (каменный уголь, нефть и большинство других полезных ископаемых) или восстанавливаются значительно медленнее, чем идет их использование (торфяники, многие осадочные породы)),
Ø возобновимые (по мере использования постоянно восстанавливаются (животный мир, растительность, почва)).
· неисчерпаемые природные ресурсы ( ресурсы, количество которых не ограничено, но не абсолютно, а относительно наших потребностей и сроков существования, а также их качеством (например, количество воды не ограничено, но ограничено количество питьевой воды)):
Ø ресурсы водные (воды Мирового океана),
Ø климатические (атмосферный воздух, энергия ветра),
Ø космические (солнечная радиация, энергия морских приливов).
Использование невозобновимых природных ресурсов неминуемо ведет к их истощению. Охрана невозобновимых природных ресурсов сводится к рациональному, экономному использованию, борьбе с потерями при добывании, перевозке, обработке и применении, поиску заменителей
Для сохранения способности возобновимых природных ресурсов к восстановлению необходимы определенные условия, нарушение которых замедляет или вовсе прекращает процесс восстановления. Процессы восстановления протекают с разной скоростью для разных ресурсов: для восстановления животных требуется несколько лет, леса – 60–80 лет, почвы – несколько тысячелетий. Охрана возобновимых природных ресурсов должна осуществляться путем рационального их использования и расширенного воспроизводства. Темпы расходования возобновимых природных ресурсов должны соответствовать темпам их восстановления
Таким образом, одним из важнейших лимитирующих факторов выживания человека как биологического вида является ограниченность и исчерпаемость важнейших для него природных ресурсов.
Но человек еще и социальное существо, поэтому для развития и выживания человеческого общества очень важен характер использования ресурсов. Ресурсообеспеченность — это соотношение между величиной природных ресурсов и размерами их использования. Она выражается либо в количестве лет, на которое должно хватить данного ресурса, либо его запасами из расчета на душу населения. О ресурсообеспеченности нельзя судить только по размерам запасов, а надо учитывать интенсивность извлечения или потребления их обществом.
Потребление природных ресурсов обусловлено прежде всего тем, что человек, стремясь «снять» влияние лимитирующих природных факторов, для того чтобы выжить и победить в конкурентной борьбе, создает свои антропогенные экосистемы.
2. Энергосбережение.
Прогресс цивилизации представляет собой процесс замены человеческого труда другими источниками энергии.
К настоящему времени для получения 1 т зерна, кроме человеческих рук и солнечной энергии, требуется баррель нефти (нефтяной баррель составляет 159 л), используемой в виде горючего для сельхозтехники, а также для производства удобрений и пестицидов
В настоящее время на долю нефти приходится 44% общего энергопотребления; доля природного газа в нем составляет 21, а угля - 22%. Ядерное топливо, гидростанции и другие энергоресурсы дают остальные 13%. Существуют четыре основных направления использования энергии:
- транспорт - автомобили, автобусы, самолеты, поезда, корабли, трактора, бульдозеры и т. д.;
- промышленность - металлургия, химический синтез, производство других материалов, изготовление готовых изделий;
- температурный контроль - отопление и охлаждение (кондиционирование) помещений, горячее водоснабжение;
- производство электроэнергии, необходимой для работы электромоторов, приводящих в действие самое различное оборудование, освещение, бытовой и промышленной электроники.
Уголь, нефть и природный газ часто называют ископаемым топливом.
Хотя эти ископаемые и образовались в результате биологических процессов, всякое пополнение их запасов по мере использования исключено по двум причинам. Во-первых, условия на Земле изменились так, что значительного накопления органического вещества уже не происходит. Во-вторых, мы потребляем горючие ископаемые со скоростью, намного превышающей необходимую для их образования. Подсчитано, что количество сырой нефти, расходуемое сейчас в течение дня, формировалось естественным путем в течение тысячи лет.
Прежде всего, надо по мере возможности сократить потребление нефтепродуктов. Для этого подходит любое сочетание двух основных подходов: энергосбережение и развитие альтернативных источников энергии.
Энергосбережение − это разработка систем, более эффективно использующих энергию, т. е. обеспечивающих такой же или даже более высокий уровень транспортных услуг, освещения, отопления, производительности труда и т. д. при меньших энерготратах, а именно:
- вдвое сокращен расход автомобильного горючего − с 18,2 до 9,1 л на 100 км пробега. Только это уже позволяет экономить около 2 млн баррелей сырой нефти в сутки;
- разработаны модели автомобилей, у которых средний расход горючего 2,23-3,4 л на 100 км пробега, фирма «Рено» создала автомобиль, использующий 1,9 л на 100 км пробега;
- улучшив термоизоляцию помещений, можно снизить энергорасходы на отопление и охлаждение и сэкономить еще по меньшей мере миллиард баррелей нефти в год;
- заменив традиционные электролампы флюресцентными: у ламп накаливания кпд составляет всего 5%, а 95% энергии теряется в виде тепла; у флюресцентных ламп КПД близок к 95%;
- экономия сырой нефти и других видов ископаемых топлива позволит смягчить парниковый эффект, связанный с выбросами в атмосферу двуокиси углерода, сократить масштабы кислотных дождей, снизить приземный уровень озона и других загрязнителей воздуха, возникающих в основном при сжигании этих энергоресурсов;
- изменение образа жизни. Быт современных людей весьма расточителен в смысле энергозатрат. Некоторые его изменения (не использовать одноразовую тару, сдавать бутылки, бумагу, вторичное сырье и т. д.) могут обеспечить энергосбережение.
3. Развитие альтернативных источников энергии.
С конца XIX века в качестве основы любой энергетики используется углеводородное сырье, в современном нам мире представленное чаще всего природным газом или нефтью. В свое время они потеснили, а теперь и практически вытеснили из хозяйственной жизни своих предшественников: дрова, торф и др. Однако в последнее время в мире все большую роль начинают играть неуглеводородные источники энергии. Возможно, уже в ближайшем будущем они будут способны потеснить ставшие такими привычными на мировом рынке энергетического сырья углеводороды. Это связано как с высокими ценами на нефть и газ, так и с истощением запасов этих природных ресурсов и еще с множеством аспектов как экономических, так и политических и даже культурных.
«Альтернативный источник энергии − способ, устройство или сооружение, позволяющее получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений и заменяющее собой традиционный источник энергии, функционирующий на нефти, газе или угле».
В последнее время тема альтернативной энергетики становится все более актуальной. Ниже мы перечислим несколько причин, почему это происходит. Во-первых, одной из главных причин служит истощение мировых запасов ископаемого топлива. По мнению ряда исследователей, существующих запасов угля хватит примерно на 270 лет, нефти на 35-40, а газа на 50 лет [2, С. 29]. Во-вторых, с середины ХХ века все очевиднее становится негативное влияние экономической деятельности человека на окружающую среду, а углеводородное сырье является основным виновником увеличения доли углекислого газа в атмосфере и, соответственно, в создании парникового эффекта. В-третьих, важную роль играет аспект обеспечения энергетической безопасности как общемировой, так и отдельной для каждой страны. Наиболее логичным ответом на все эти вызовы является постепенное увеличение доли альтернативной энергетики. Оно уже происходит, правда, пока весьма незначительными темпами, так доля углеводородного сырья в общем предложении энергоресурсов снизилась с 86,6% в 1973 году до 81,4% в 2007-м [3]. Таким образом, мы видим, что в течение последних 34 лет альтернативная энергетика развивалась опережающими темпами по сравнению с углеводородной, хотя доля первой все еще очень мала.
К альтернативным источникам энергии относят энергию Солнца, земли, ветра, воздуха, атомную и биоэнергию.
А. Солнечная энергия.
Для удовлетворения потребностей человечества в энергоресурсах, на сегодняшний день, требуется сжечь около десяти миллиардов тонн углеводородного топлива в год. Считается, что на 3емле имеется около шести триллионов тонн различных углеводородов. Если взять энергию, поставляемую на нашу планету Солнцем за год, и перевести в углеводородное топливо, которое мы сжигаем, то получим около ста триллионов тонн, что в десять тысяч раз превышает необходимый нам объем энергоресурсов.
Содержащуюся в недрах нашей планеты энергию, Солнце отдает Земле всего за три недели, а резерва солнечной энергии хватит еще на 5 млрд. лет. Растениями поглощается примерно 34% идущей от Солнца энергии. Оставшаяся энергия расходуется на поддержание комфортного для жизни микроклимата в глубинах океана и на поверхности Земли.
Это самый мощный из возобновляемых источников энергии. Щедрое солнце, по теоретическим расчетам, может дать в тысячу раз больше энергии, чем другие источники питания. Общее количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли, в 6,7 раза больше мирового потенциала ресурсов органического топлива. Использование только 0,5% этого запаса могло бы полностью покрыть мировую потребность в энергии на тысячелетия.
В настоящее время солнечная энергия используется для получения электроэнергии и нагрева воды. Для нагрева воды необходимы солнечные коллекторы. Чаще всего солнечные коллекторы устанавливают на крышах. Для большей эффективности важна их ориентация на юг, угол установки коллектора и, конечно же, его площадь. Чем больше площадь, тем больше энергии он может впитать. Для генерации электричества используются фотоэлементы. Световые фотоны, бомбардируя пластинки фотоэлементов, генерируют в них электрическую энергию. Это происходит не только в солнечный день, но и когда облака затянули все небо.
Плюсы такой энергии: бесплатный, безвредный, безграничный источник энергии, особенно выгодно в местах куда провода электросетей еще не добрались. Минусы: такой источник питания не постоянный − мощность генерации зависит от погодных условий и от времени дня. Сами устройства дорогие, эффективность довольно низкая и они занимают большую площадь.
У России в области солнечной энергетики есть существенные возможности - экономический потенциал солнечной энергии на территории страны составляет 12,5 млн. тонн условного топлива. Благоприятными регионами для развития солнечной генерации являются юг России, Забайкальский и Приморский края и даже Якутия. Однако пока в России развитию не только солнечной энергетики, но и в целом ВИЭ уделяется пока явно не так много внимания.
Б. Энергия ветра.
Ветер - неограниченный ресурс для производства электроэнергии. Он есть везде, бесконечен, экологически чист. Использование энергии ветра началось на самом раннем этапе человеческой истории.
Если в прошлом энергию ветра использовали, как правило, для повышения эффективности физического труда (для перемолки зерна или в качестве водяного насоса), то в настоящее время энергию ветра применяют в основном для выработки электроэнергии (ветер вращает лопасти электрогенератора).
Ветроэнергетические установки вырастают тут и там, различных моделей и размеров и мощностей. Поскольку, чем больше высота, тем сильнее ветер, ветряные генераторы стараются делать повыше. Для увеличения мощности отдельные ветряки объединяют в парки ветровых генераторов. Лучшие места для таких парков - вершины холмов (гор), равнины и берега моря или океана. Все больше ветряных генераторов ставят прямо в открытом море в некотором отдалении от берега - ведь ветер намного сильнее, а значит и экономическая отдача выше.
Основным недостатком всех ветроэнергетических установок является зависимость от погодных условий и невозможность в связи с этим прогнозирования графика выработки энергии. Если же в состав ветроэнергетической установки входит аккумулятор энергии, то ветровой агрегат работает непрерывно с максимальной мощностью: при ее недостатке включается дополнительный двигатель, а при избытке излишки вырабатываемой энергии поступают в аккумулятор. В качестве дублирующих двигателей чаще всего используют дизельные установки и гидроаккумулирующие электростанции. К недостаткам ВЭУ относятся также значительные (на единицу выработанной энергии) площади, занимаемые ВЭУ.
И хотя энергия ветра составляет лишь около 1% от общей величины выработки электроэнергии в мире, для некоторых стран этот показатель значительно выше. В частности, доля ветряной электроэнергии в Дании составляет 20%, в Испании - 9%, в Германии - 7%.