7.9: Matumizi ya Nishati Duniani

Last updated
Save as PDF

Page ID: 183351

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

Eleza tofauti kati ya vyanzo vya nishati mbadala na visivyo na nishati.
Eleza kwa nini uongofu usioepukika wa nishati kwa fomu zisizo na manufaa hufanya kuwa muhimu kuhifadhi rasilimali za nishati.

Nishati ni kiungo muhimu katika awamu zote za jamii. Tunaishi katika ulimwengu unaojitegemea sana, na upatikanaji wa rasilimali za kutosha na za kuaminika za nishati ni muhimu kwa ukuaji wa uchumi na kudumisha ubora wa maisha yetu. Lakini viwango vya sasa vya matumizi ya nishati na uzalishaji si endelevu. Kuhusu 40% ya nishati duniani linatokana na mafuta, na mengi ya hayo huenda kwa matumizi ya usafiri. Bei za mafuta zinategemea sana uvumbuzi mpya (au uliotabiriwa) kama ilivyo juu ya matukio ya kisiasa na hali duniani kote. Marekani, ikiwa na asilimia 4.5 ya idadi ya watu duniani, hutumia 24% ya uzalishaji wa mafuta duniani kwa mwaka; 66% ya mafuta hayo yanaingizwa!

Vyanzo vya Nishati Mbadala na visivyo na

Rasilimali kuu za nishati zinazotumiwa ulimwenguni zinaonyeshwa kwenye Mchoro 7.10.1. Mchanganyiko wa mafuta umebadilika zaidi ya miaka lakini sasa unaongozwa na mafuta, ingawa gesi asilia na michango ya jua yanaongezeka. Aina mbadala za nishati ni vyanzo ambavyo haviwezi kutumiwa juu, kama vile maji, upepo, jua, na biomasi. Takriban 85% ya nishati zetu zinatokana na mafuta yasiyo ya kawaida ya mafuta, mafuta, gesi asilia, makaa ya mawe. Uwezekano wa uhusiano kati ya ongezeko la joto duniani na matumizi ya mafuta ya kisukuku, pamoja na uzalishaji wake wa dioksidi kaboni kupitia mwako, umefanya, machoni mwa wanasayansi wengi, kuhama kwa mafuta yasiyo ya kisukuku yenye umuhimu mkubwa - lakini haitakuwa rahisi.

Chati ya pie ya matumizi ya nishati duniani na chanzo inavyoonyeshwa. Thelathini na tano uhakika asilimia nne tatu ni mafuta ya petroli, ishirini na nane uhakika asilimia moja tano ni makaa ya mawe, ishirini na tatu uhakika nne asilimia sita ni kavu gesi asilia, sita pointi mbili asilimia saba ni umeme wa maji, tano uhakika saba asilimia tisa ni umeme wa nyuklia, uhakika nane asilimia sita ni joto la mvua, upepo, jua, majani, na uhakika sifuri asilimia tano ni mvuke, majani, au nishati ya jua si kutumika kwa ajili ya umeme. — Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Matumizi ya nishati duniani kwa chanzo, katika mabilioni ya kilowatt-hours: 2006. (mikopo: KVDP)

Mahitaji ya Nishati Duniani Kuongezeka

Matumizi ya nishati duniani yanaendelea kuongezeka, hasa katika nchi zinazoendelea. (Angalia Mchoro 7.10.1.) Mahitaji ya nishati duniani yameongezeka mara tatu katika kipindi cha miaka 50 na inaweza mara tatu tena katika kipindi cha miaka 30. Wakati sehemu kubwa ya ukuaji huu itatokana na uchumi unaokua kwa kasi wa China na India, nchi nyingi zilizoendelea, hasa zile za Ulaya, zina matumaini ya kukidhi mahitaji yao ya nishati kwa kupanua matumizi ya vyanzo vyenye mbadala. Ingawa kwa sasa asilimia ndogo tu, nishati mbadala inakua kwa kasi sana, hasa nishati ya upepo. Kwa mfano, Ujerumani inapanga kufikia asilimia 20 ya umeme wake na 10% ya mahitaji yake ya jumla ya nishati na rasilimali mbadala kufikia mwaka 2020. (Angalia 7.10.2.) Nishati ni kikwazo muhimu katika ukuaji wa haraka wa uchumi wa China na India. Mwaka 2003, China ilizidi Japani kama matumizi ya pili kwa ukubwa wa mafuta duniani. Hata hivyo, zaidi ya 1/3 ya hii ni nje. Tofauti na nchi nyingi za Magharibi, makaa ya mawe hutawala rasilimali za nishati za kibiashara za China, uhasibu kwa 2/3 ya matumizi yake ya nishati. Mwaka 2009 China ilizidi Marekani kama jenereta kubwa ya Nchini\(CO_2\) India, rasilimali kuu za nishati ni biomasi (kuni na ndovu) na makaa ya mawe. Nusu ya mafuta ya India ni nje. Takriban 70% ya umeme wa India huzalishwa na makaa ya mawe yenye kuchafua sana. Hata hivyo kuna hatua kubwa zinazofanywa katika nishati mbadala. India ina msingi wa nishati ya upepo unaokua kwa kasi, na ina mpango mkubwa wa kupikia jua duniani.

Grafu ya bar inayoonyesha matumizi ya nishati duniani inavyoonyeshwa. Mwaka umeorodheshwa kwenye mhimili usio na usawa na nishati zinazotumiwa zimeorodheshwa kwenye mhimili wima. Matumizi ya nishati na ulimwengu yanaonyeshwa kwa miaka tofauti. Matumizi ya nishati huongezeka kwa muda. Katika mwaka wa mia kumi na kenda na tisini ilikuwa mia tatu sabini na watatu walioongezeka kwa kumi, kwa nguvu joules kumi na nane, na makadirio ni ya kwamba itakuwa mia nane kumi na mbili, na kuzidishwa kwa kumi, hata nguvu, joules kumi na nane, kwa mwaka wa ishirini na thelathini na tano. — Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Zamani na makadirio ya matumizi ya nishati duniani (chanzo: Kulingana na takwimu kutoka Marekani Nishati Information Tawala, 2011)

Vipande vya seli vya jua vilivyowekwa kwenye shamba. — Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Kiini cha jua kinaweka kwenye mmea wa nguvu huko Steindorf, Ujerumani (mikopo: Michael Betke, Flickr)

Jedwali linaonyesha mchanganyiko wa nishati ya kibiashara ya 2006 kwa nchi kwa baadhi ya watumiaji wakuu wa nishati duniani. Wakati vyanzo visivyo na mbadala vinatawala, baadhi ya nchi hupata asilimia kubwa ya umeme wao kutokana na rasilimali mbadala. Kwa mfano, kuhusu 67% ya mahitaji ya umeme ya New Zealand yanakabiliwa na umeme wa maji. Tu 10% ya umeme Marekani ni yanayotokana na rasilimali mbadala, hasa hydroelectric. Ni vigumu kuamua jumla ya mchango http://physwiki.ucdavis.ed... _Energy_Useons ya nishati mbadala katika baadhi ya nchi zilizo na idadi kubwa ya vijiji, hivyo asilimia hizi katika meza hii zimeachwa tupu.

Matumizi ya Nishati—Nchi zilizochaguliwa (2006):
Nchi	Matumizi, katika EJ (10 ¹⁸ J)	Mafuta	Gesi asilia	Makaa ya mawe	Nyuklia	Hydro	Nyingine Renewables	Matumizi ya umeme kwa kila mtu (kWh/yr)	Matumizi ya Nishati kwa kila mtu (GJ/yr)
Australia	5.4	34%	17%	44%	0%	3%	1%	10000	260
Brazili	9.6	48%	7%	5%	1%	35%	2%	2000	50
Uchina	63	22%	3%	69%	1%	6%		1500	35
Misri	2.4	50%	41%	1%	0%	6%		990	32
Ujerumani	16	37%	24%	24%	11%	1%	3%	6400	173
hindi	15	34%	7%	52%	1%	5%		470	13
Indonesia	4.9	51%	26%	16%	0%	2%	3%	420	22
Japan	24	48%	14%	21%	12%	4%	1%	7100	176
New Zealand	0.44	32%	26%	6%	0%	11%	19%	8500	102
Urusi	31	19%	53%	16%	5%	6%		5700	202
SISI.	105	40%	23%	22%	8%	3%	1%	12500	340
Dunia	432	39%	23%	24%	6%	6%	2%	2600	71

Nishati na Uchumi

Nguzo mbili za mwisho katika meza hii zinachunguza matumizi ya nishati na umeme kwa kila mtu. Ustawi wa kiuchumi unategemea matumizi ya nishati, na katika nchi nyingi viwango vya juu vya maisha, kama ilivyopimwa na Pato la Taifa (pato la ndani) kwa kila mtu, vinaendana na viwango vya juu vya matumizi ya nishati kwa kila mtu. Hii imechukuliwa katika Mchoro 7.10.4. Kuongezeka kwa ufanisi wa matumizi ya nishati itabadilika utegemezi huu. Tatizo la kimataifa ni kusawazisha maendeleo ya rasilimali za nishati dhidi ya madhara kwa mazingira katika uchimbaji na matumizi yake.

Mpango wa kutawanya wa matumizi ya nguvu kwa kila mtu dhidi ya G D P kwa kila mtu kwa nchi mbalimbali. Matumizi ya nguvu katika kilowatt kwa kila mtu huonyeshwa kando ya mhimili usio na usawa na G D P kwa kila mtu huonyeshwa kando ya mhimili wima. — Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Matumizi ya nguvu kwa kila mtu dhidi ya Pato la Taifa kwa kila mtu kwa nchi mbalimbali. Kumbuka ongezeko la matumizi ya nishati na kuongeza Pato la Taifa. (2007, mikopo: Frank van Mierlo, Wikimedia Commons)

Kuhifadhi Nishati

Tunapomaliza sura hii juu ya nishati na kazi, ni muhimu kuteka tofauti kati ya maneno mawili wakati mwingine yasiyoeleweka katika eneo la matumizi ya nishati. Kama ilivyoelezwa mahali pengine, “sheria ya uhifadhi wa nishati” ni kanuni muhimu sana katika kuchambua michakato ya kimwili. Ni taarifa ambayo haiwezi kuthibitishwa kutokana na kanuni za msingi, lakini ni kifaa kizuri sana cha kuweka vitabu, na hakuna tofauti ambazo hazijawahi kupatikana. Inasema kwamba jumla ya nishati katika mfumo wa pekee utabaki daima. Kuhusiana na kanuni hii, lakini tofauti sana na hiyo, ni falsafa muhimu ya uhifadhi wa nishati. Dhana hii inahusiana na kutafuta kupunguza kiasi cha nishati inayotumiwa na mtu binafsi au kikundi kupitia (1) shughuli zilizopunguzwa (kwa mfano, kugeuza thermostats, kuendesha kilomita chache) na/au (2) kuongeza ufanisi wa uongofu katika utendaji wa kazi fulani—kama vile kuendeleza na kutumia zaidi hita za chumba cha ufanisi, magari ambayo yana kiwango cha maili zaidi kwa kila lita, taa za umeme za umeme za ufanisi wa nishati, nk.

Kwa kuwa nishati katika mfumo wa pekee hauharibiki au kuundwa au kuzalishwa, mtu anaweza kushangaa kwa nini tunahitaji kuwa na wasiwasi kuhusu rasilimali zetu za nishati, kwani nishati ni kiasi kilichohifadhiwa. Tatizo ni kwamba matokeo ya mwisho ya mabadiliko mengi ya nishati ni uhamisho wa joto la taka kwa mazingira na uongofu kwa fomu za nishati hazifai tena kufanya kazi. Ili kuielezea kwa njia nyingine, uwezekano wa nishati kuzalisha kazi muhimu imekuwa “imeharibiwa” katika mabadiliko ya nishati. (Hii itajadiliwa kwa undani zaidi katika Thermodynamics.)

Muhtasari

Matumizi ya jamaa ya fueli mbalimbali kutoa nishati yamebadilika zaidi ya miaka, lakini matumizi ya mafuta kwa sasa yanaongozwa na mafuta, ingawa gesi asilia na michango ya jua yanaongezeka.
Ingawa vyanzo visivyo na mbadala vinatawala, baadhi ya nchi hukutana na asilimia kubwa ya mahitaji yao ya umeme kutokana na rasilimali mbadala.
Marekani inapata tu 10% ya nishati yake kutoka vyanzo mbadala, hasa nguvu za umeme.
Ustawi wa kiuchumi unategemea matumizi ya nishati, na katika nchi nyingi viwango vya juu vya maisha, kama ilivyopimwa na Pato la Taifa (Pato la Ndani ya Pato la Taifa) kwa kila mtu, vinaendana na viwango vya juu vya matumizi ya nishati kwa kila mtu.
Ingawa, kwa mujibu wa sheria ya uhifadhi wa nishati, nishati haiwezi kuundwa au kuharibiwa, nishati ambayo inaweza kutumika kufanya kazi daima inabadilishwa kuwa fomu zisizo na manufaa, kama vile joto la taka kwa mazingira, katika matumizi yetu yote ya nishati kwa madhumuni ya vitendo.

faharasa

aina mbadala ya nishati: vyanzo hivyo ambavyo haviwezi kutumiwa, kama vile maji, upepo, jua, na majani

mafuta ya kisukuku: mafuta, gesi asilia, na makaa ya mawe