|
|
|
№ 28-29 (3653-54), 12 декабря 2003 года
|
 |
|
прогноз
|
|
|
Энергетика
в XXI веке, проблемы и перспективы
Невозобновляемые энергоресурсы мира
За последние полгода в Санкт-Петербурге произошли два важных события, привлекшие внимание научной общественности к энергетическим проблемам в текущем столетии. Это присуждение премии «Глобальная энергия» весной и проведение Международной конференции по возобновляемым источникам энергии осенью. Эти два события подчеркнули две важные тенденции в развитии человеческого общества: 1) энергетические проблемы переходят из категории важнейших в категорию архиважнейших, 2) в России есть ученые и инженеры, которые понимают, что надо срочно готовить переход на энергосберегающие технологии и возобновляемые источники энергии, и готовы бить в набат по этому поводу.
|
 |
Солнечные батареи над учебным центром Митридам (Индия) полностью обеспечивают его потребности в энергии. |
|
Автор статьи является членом Международного общества содействия окружающей среде и возобновляемым источникам энергии, и видение обсуждаемой проблемы возникло в ходе упомянутых встреч и встреч общества.
К невозобновляемым энергоресурсам следует отнести нефть, уголь, газ, обогащенный уран. Прежде всего рассмотрим их мировое годовое производство. Для унификации представления переведем все данные в энергетический эквивалент и будем исходить из 100% кпд энергетических установок. Единицей измерения возьмем киловаттчас (квч) за один год. Тогда нефть дает 4.2 х 1013 квч, газ – 2.3 х 1013 квч, уголь – 2.8 х 1013 квч и энергия, высвобождаемая при распаде атомного топлива, 0.3 х 1013 квч. Перечисленные энергоресурсы обеспечивают примерно 90% потребляемой человечеством энергии. Остальное приходится на гидроэнергетику, сжигаемые дрова, другую биомассу и т.д. Видно, что львиную долю энергетики составляет нефть, хотя использование нефти в котлах для отопления следует считать преступлением перед нашими внуками. Примерно 15% из невозобновляемых энергоресурсов уходит на выработку электроэнергии. Что касается потребления энергии, то в развитых странах оно грубо может быть поделено на три примерно равные части: 1) индустрия – большая доля, 2) транспорт, 3) поддержание жизнедеятельности человека (отопление и освещение зданий, водоснабжение и т.д.)
Основным потребителем энергоресурсов являются США (до 30%), доля Объединенной Европы примерно 20% (без России и стран СНГ). Сравнение этих двух цифр свидетельствует об энергетической расточительности американского общества по сравнению с европейским. Это определяется и неразвитым общественным транспортом, и энергонесберегающим домостроительством и излишествами в сфере обеспечения быта. На первый взгляд странным кажется тот факт, что более чем наполовину США обеспечивают себя энергией сами (пока!). Там производится по отношению к мировому производству 10% нефти, 24% газа, 26% угля. Наоборот, в Европе только небольшая часть стран располагает резервами энергоресурсов: Великобритания и Норвегия – нефтью, Польша – углем, Франция – развитой атомной энергетикой. В основном, Европа ездит на ближневосточном бензине и отапливается российским газом.
Каковы же мировые запасы энергоресурсов, которые позволяют в индустриально развитых странах поддерживать за счет энергозатрат высокий уровень жизни населения? Вопрос этот непростой. В частности, в России соответствующие данные последнее время кочуют из категории несекретных в категорию секретных, о ряде стран просто нет точных данных. Тем не менее, грубые оценки и прогнозы могут быть сделаны на основе опубликованных данных. Прежде всего, как обстоит дело с вновь разведываемыми месторождениями на фоне существующего производства? К сожалению, динамика последних лет такова, что, по мнению исследовательских организаций, соотношение: открытие новых – использование старых энергоресурсов меньше единицы. То есть запасы с каждым годом убывают, хотя и не на величину годового производства. Более того, за последние 23 года не открыто ни одно «гигантское» месторождение. Под гигантским в мировой практике понимают месторождение, которое может обеспечить полугодовое мировое потребление данного ресурса. Здесь, правда, следует учесть, что имеются, по-видимому, богатые запасы нефти на шельфах морей, близких к Северному Ледовитому океану. Есть-то они есть, но как их взять. Припомним здесь заодно недоброй памяти Эдуарда Шеварднадзе, который подарил шельфы Берингова моря США.
С учетом сделанных замечаний приведем приблизительные цифры. Запасов нефти при сегодняшнем потреблении хватит на 40-50 лет, газа – на 60-80 лет, угля – на 200–250 лет. Опережают здесь всех США. У этой страны запасов нефти и газа всего на 10! лет. Это два-три президентских срока. Вот и требует срочно окружение президента Буша найти стабильный источник ближневосточной нефти, что и привело к войне в Ираке. В Великобритании запасы нефти в Северном море также закончатся к концу десятилетия. Упомянем здесь отдельно Китай. Экономика Китая живет за счет угля, по производству которого он стоит на первом месте в мире. Большой стратегической ошибкой нашего государства было то, что последняя приватизируемая нефтяная компания «Славнефть» была фактически передана «Бритиш Петролеум», а не продана Китаю. В последнем случае заработал бы закон о разделе продукции, и государство, а значит, и население страны имели бы постоянный доход. А нефть все равно льется за рубеж бурным потоком.
Рассмотрим прогнозы по производству невозобновляемых энергоносителей на XXI век. До 2015 года прогнозируется очень медленный рост, с 2015 года до 2030 года по нефти будет наблюдаться сокращение производства, по остальным энергоносителям будет сохраняться состояние постоянства, а затем, начиная с 2030 года, производство невозобновляемых энергоносителей будет сокращаться. Взамен пойдет активное использование возобновляемых энергоресурсов. Но об этих процессах чуть ниже.
Ситуация с энергоресурсами в России
Рассмотрим, во-первых, вопрос о производстве энергоносителей. Россия добывает 10% мировой нефти, более 20% газа и около 5% угля, уступая США, но лидируя среди следующих за этой супердержавой стран: Саудовской Аравии, Ирана, Китая. Больше трети производимой нефти и газа Россия отправляет за рубеж, являясь крупнейшим мировым энергетическим экспортером. Хорошо это или плохо? Ответ требует анализа того, куда расходуются получаемые деньги, как они распределяются между гражданами России и каковы запасы энергоресурсов на территории России.
Добыча нефти в России ведется частными компаниями, специальных рентных платежей в России нет, налогов на сверхприбыль нет (за отсутствие ренты и налогов на сверхприбыль спасибо нашей Думе!). В результате три миллиарда долларов сверхприбыли оседают в карманах нефтяных магнатов. Эта сумма больше того, что тратится на науку и образование, взятые вместе. «Газ-пром» – государственная компания, но и здесь на государственные акции не выплачивается ничего! Подробно о таком положении пишет Ю.Ю Болдырев. Таким образом все блага от природных богатств присваиваются небольшой кучкой людей.
Каковы же размеры этих природных богатств? Как уже упоминалось, данные здесь неполные и неточные. Однако оценка следующая: нефти в России лет на 40, газа – на 80, и об угле можно пока не беспокоиться. К сожалению, однако, добыча нефти ведется варварским способом с оставлением значительной доли нефти в земле. Все четыре крупнейших газовых месторождения в Западной Сибири выработаны за 40 лет эксплуатации больше чем наполовину, придется переходить к более мелким и не обеспеченным производственной микроструктурой месторождениям на Ямале, а добыча угля в России малорентабельна по разным причинам и за последние 10 лет сократилась в два раза. Заметим, что в Китае она за это же время выросла на 20%.
Тревожным фактором является малая эффективность и энергозатрат в России. Так, на 1000 долларов валового дохода в России тратится 70 гигаджоулей энергии, в то время как в США – 14 гигаджоулей, а в Европе – 9. Конечно, здесь можно ссылаться на холодный климат и гигантские расстояния, но неэкономность и халатность составляют тоже добрую половину энергозатрат. Это я наблюдаю по подвалу своего жилого дома, где непрерывно вытекает горячая вода из систем отопления, и по горящим без необходимости электролампочкам в государственных учреждениях.
Любопытным является то обстоятельство, что, имея богатые резервы территории для утилизации ядерных отходов, Россия имеет относительно слабую атомную энергетику, уступая по доле в производстве электроэнергии такой густонаселенной стране, как Япония, в три раза, а Франции – в б раз. Пора бы уже в России оправиться от синдрома Чернобыля, тем более что более опасными могут быть судовые атомные энергоустановки. Вспомним трагедию атомной подлодки «Комсомолец» и героизм ее экипажа.
Возобновляемые источники энергии и перспективы
их использования
Если невозобновляемые энергозапасы лежат в кладовых земли, то возобновляемые источники энергии предоставляет нам Солнце. В число промышленных установок, использующих эти источники, входят гидроэлектростанции, печи с дровяным отоплением, промышленные установки для сжигания биомассы, энергетические установки, питаемые силой ветра и приливов, геотермальные установки, солнечные батареи. Энергия от гидроэлектростанций составляет в этом списке долю, слегка большую половины, однако производство гидроэнергии существенно не растет. Перспективными являются только малые гидроэлектростанции без строительства подпирающих плотин. Напротив, доля энергии от ветряных электростанций, сжигания биомассы и покрытия крыш солнечными батареями примерно удваивается каждые 10 лет. Часто можно услышать слова, что нас спасет водородное топливо. Однако на самом деле водород лишь промежуточный агент, сохраняющий энергию; для его производства надо затратить энергию от другого источника, да еще с низким коэффициентом полезного действия.
Хотя вклад энергии солнечных батарей составляет 0,5% от возобновляемых источников энергии, доля инвестируемых в их разработку и производство средств составляет 10%. Важный толчок к развитию эта технология получила, когда монокристаллы кремния, дорогие и капризные в эксплуатации, удалось заменить на слоистую гибкую пленку, включающую слои ZnO : Al, ZnO, CdS, Cu(InGa)Se2Mo и стекло. Стандартный размер энергоблока, например, 1.2м х 0,6 м. В Германии 90 квадратных километров крыш покрыты такими энергоблокам. Да, производимая ими электроэнергия пока дороже, чем энергия, получаемая от сжигания мазута или газа. Однако, по прогнозам, к 2030 году эти цены сравняются, а пока ряд европейских государств предоставляют многочисленные льготы тем пользователям электроэнергии, которые частично производят ее сами с помощью солнечных батарей. К сожалению, хотя пионерские научные разработки по созданию полупроводниковых преобразователей солнечного излучения в электроэнергию были выполнены в нашем Физико-техническом институте, производство в России таких конструкций отсутствует.
Важно, что во многих развивающихся странах реализуются пилотные проекты с использованием солнечных батарей. Например, в Индии, в штате Керала, вблизи города Кочин организован колледж, в котором как бытовые нужды, так и выращивание тропических культур в подсобном хозяйстве обеспечиваются исключительно энергией от солнечных батарей. Проект этот стал возможен благодаря финансовой поддержке фирмы Даймлер-Крайслер. В России на уровне государственной политики пока делается мало для перехода к возобновляемым источникам энергии. Если же что-то и делается, то по принципу B.C.Черномырдина. Например, ведомство господина Чубайса вместе с господином Абрамовичем поставили ветряную электростанцию на Чукотке. Однако ветряная электростанция может быть полезной только если она включена в большую энергосистему, где суммируются мощности от многих производителей, а как раз такой энергосистемы на Чукотки и нет.
Все же есть надежды на изменения к лучшему. Европейское Сообщество приняло двадцатилетнюю программу сокращения потребления возобновляемых энергоресурсов на 40%. Летом 2003 г. президент Российской Федерации В.В.Путин подписал документы о частичном присоединении нашей страны к этой программе. До конца года Рабочая группа, созданная при президенте на базе РАН РФ, должна подготовить список стратегических действий, которые должны быть запланированы. Важно, чтобы ученые СПбГУ не остались в стороне от этих процессов, внесли бы свою лепту в научные, законодательные и информационные инициативы по энергосберегающим технологиям и возобновляемым источникам энергии. 
С.Ю.Славянов,
профессор
|
