Нефтяной максимум (Peak Oil). Альтернативные источники

Топлива

Нефть относится к невозобновляемым ресурсам. В мировом топливно-энергетическом хозяйстве нефть занимает ведущее место. Ее доля в общем потреблении энергоресурсов непрерывно растет: 3% – в 1900 г.; 5% – перед 1-й мировой войной 1914-1918 гг.; 17,5% – накануне Второй мировой войны; 24% – в 1950 г.; 41,5% – в 1972 г.; 48% – в 2004 г.

Обсуждая вечный вопрос о том, на сколько лет нам хватит нефти, мы делим величину ее разведанных запасов на суммарную годовую добычу – нынешнюю или предполагаемую. Наступает момент необратимого снижения добычи нефти, и эта точка называется Peak Oil (нефтяной максимум). После прохождения этой точки затраты на получение каждой новой тонны нефти растут, а объемы добычи, соответственно, падают. Известнейший специалист по нефтяной проблематике Колин Кемпбелл, автор вышедшей в 2003 году книги «Надвигающийся нефтяной кризис», констатирует, что наиболее впечатляющие открытия нефтяных месторождений уже в прошлом – открытия эти сделаны в шестидесятые годы прошлого века. С тех пор ситуация резко изменилась, и ныне человечество потребляет значительно больше нефти, чем открывает. По мнению Кемпбелла, мир медленно, но верно движется к колоссальному нефтяному кризису.

В 2003 году Международное энергетическое агентство подсчитало, что пик мировой добычи будет достигнут в 2010 г., после чего производство нефти станет сокращаться во всем мире, кроме Персидского залива. По мнению того же энергетического агентства, в России Peak Oil также ожидается в 2010 г. Кстати, сходные прогнозы дает и большинство известных российских источников.

Сегодня все страны, вместе взятые, потребляют около 85 млн баррелей нефти в день, согласно самым консервативным оценкам Международного энергетического агентства, к 2030 г. этот показатель вырастет до 113 млн баррелей. Менее консервативные оценки указывают на то, что этот уровень потребления будет пройден еще до наступления 2020 г.

Динамика резкого колебания роста цен на нефть в последнее время наводит на мысль о том, что зависимость экономик ведущих стран от жидкого, да и газообразного топлива представляет собой серьезную угрозу их стабильности и потенциалу развития.

Приходится думать об альтернативе нефти. В последнее время широкое распространение получила идея исследования чистого водорода в качестве альтернативного топлива. Надо отметить, что еще в 70-х годах прошлого века в Курчатовском институте возникла идея использовать атомную энергию для получения водорода. Но ее реализация требовала значительных финансовых средств, которых тогда не было. Сегодня обратная волна пришла из США, которые убеждают мир в перспективах водородной энергетики.

Водород, как энергоноситель, с помощью которого можно получить энергию, очень удобен в эксплуатации. Но он не присутствует в природе в чистом виде. Есть неисчерпаемые запасы водорода в связанном состоянии – это вода. Если можно было бы получить водород из воды, энергетическая проблема была бы решена. Но для разрыва этой внутримолекулярной связи нужно использовать значительную энергию. Источники, способные разложить молекулу воды, – это солнечная или атомная энергия. Например, может быть использован атомный реактор. Дальше водород используется в энергетических системах, потом соединяется с кислородом воздуха, и цикл замыкается: сначала разложили воду на кислород и водород, использовали последний для получения энергии, затем соединили оба элемента и на выходе получили ту же воду. Этот энергетически эффективный и экологически безопасный принцип лежит в основе водородной энергетики. Новый способ получения энергии в будущем породит принципиально более высокий экономический уклад – водородную экономику.

Примеры эффективного использования водорода в России уже есть. Например, в космосе работает спутник «Ямал», на котором, кроме обычного топлива, есть запас водорода, который используется в топливных элементах. Они дают электрический ток для связи и передачи информации, для стабилизации двигателей. Некоторые ракеты, которые выпускаются в космос, тоже работают на энергии соединения кислорода и водорода. В их баках есть оба элемента, которые соединяются и дают энергию движения ракеты.

Как получить водород в промышленных масштабах? Это технологически и технически сложный процесс, над которым работают специалисты всего мира.

Недавно появились две системы, быстро и дешево разлагающие воду на водород и кислород, причем принципиально различные. Австралийские ученые разработали эффективную и экологически чистую технологию разложения воды на кислород и водород за счет солнечного излучения. В течение семи лет, по их словам, технология станет настолько дешевой, что окажется гораздо выгоднее использовать автомобили на водородном топливе, чем на бензиновом. Американские ученые добились впечатляющих результатов в промышленном воспроизводстве фотосинтеза. Известно, что в процессе фотосинтеза каким-то образом растениям удается разлагать молекулы воды на водород и кислород. Ни один биолог не мог ответить на вопрос, что именно происходит в клетках растений, когда осуществляется процесс фотосинтеза. Как именно разлагается вода? И лишь недавно группа ученых из национальной лаборатории в Беркли ответила наконец на этот вопрос. Ученые утверждают, что уже в ближайшее время они смогут сказать точно, как происходит фотосинтез. И тогда можно будет без проблем получать из воды водород. Свободный водород – топливо, которое, когда завершится эксперимент в Беркли, заменит нефть и уголь. Топливо – совершенно чистое и недорогое.

Одним из претендентов на звание топлива будущего считается этанол – спирт, добываемый из растительного сырья. Альтернативное топливо сегодня получают из кукурузы, соломы, древесины – короче говоря, что регулярно произрастает на земле. Такой источник энергии называют биотопливом. Страны, обделенные нефтью, вовсю переходят на биоспирт, приспосабливая для работы на нем не только автомобили, но даже компьютеры. Недавно японская Toshiba, например, выпустила ноутбук, в котором литиевые батарейки заменены на спиртовые элементы питания.

Начавшийся в США переход на бензин с десятипроцентной примесью этанола эквивалентен исчезновению миллиона автомобилей с дорог ежегодно. Выброс токсичной окиси углерода падает на треть. В отличие от бензина, этанол не загрязняет водные системы. А главное, спирт возобновляет ресурс, в производстве которого могут участвовать все фермеры страны. Спирт идет в бензобаки: только в прошлом году американские автомобилисты израсходовали четыре миллиона галлонов (американский галлон приблизительно составляет 3,8 литра) этанола. Сегодня в США действуют около сотни заводов по производству этанола. На себестоимости этанола сказывается цена сырья, и здесь возможны варианты. Спирт можно делать из разных субстанций. В США на этанол идет кукуруза, в Бразилии – сахарный тростник, в Китае – пшеница, в Европе – древесные отходы.

Главные достоинства спиртов – высокая детонационная стойкость и хороший КПД рабочего процесса, недостаток – повышенная теплотворная способность, что уменьшает пробег между заправками и увеличивает расход топлива в 1,5-2 раза по сравнению с бензином.

Уголь является самым распространенным из невозобновляемых источников энергии. Еще в 30-е годы в Германии было налажено производство синтетического автомобильного топлива из угля. Был даже период, когда за счет него удовлетворялось около 50% потребности страны в бензине и дизельном топливе. Однако к 1953 г. почти все установки по получению синтетического топлива в Европе были закрыты из-за нерентабельности, что объяснялось низкими ценами на импортную нефть. В настоящее время интерес к синтетическому топливу из угля проявляется во многих странах.

Коль скоро именно характер двигателя затрудняет отказ от жидких или газообразных углеводородов, то выход кроется в отказе от такого двигателя. Одним из альтернативных вариантов замены бензиновому или дизельному мотору является двигатель электрический. Концерн Гено-Ниссан совместно с одной из Израильских фирм работает над созданием предприятия по производству электромобилей. Проектируемый автомобиль с одной подзарядки может проделать 160 км в нормальных условиях или 100 км под нагрузкой и с включенным кондиционером. В ближайшие годы для обслуживания таких автомобилей необходимо организовать большое число точек для заправки аккумуляторов.

Луна все увереннее превращается из объекта поэтических вздыханий и научной фантастики в объект крупномасштабных проектов, призванных содействовать решению одной из важнейших проблем нашей планеты – обеспечению ее энергоснабжения. Пожалуй, главный интерес, связанный в настоящее время с Луной, заключается в том, что она даст человечеству возможность вести там добычу ценнейшего сырья с целью его доставки на Землю. Речь идет о добыче фактически не имеющегося на нашей планете сырья – изотопа гелия-3. Специалисты называют его топливом для термоядерных электростанций, так как оно обладает способностью к ядерному синтезу.

Российская ракетно-космическая корпорация «Энергия» сообщила о планах по созданию в ближайшее десятилетие постоянной базы на Луне с целью начать в 2020 г. добычу гелия-3. Россия хочет как можно быстрее организовать регулярные полеты грузовых космических кораблей для доставки гелия на Землю. Россия уже в 2015 г. планирует построить на Луне постоянную базу, а в 2020 г. – приступить к промышленной добыче гелия-3. Если на Земле залежей гелия-3 практически нет, то, по оценкам ученых, его запасы в верхних слоях лунной поверхности могут составлять около 500 млн тонн.

При помощи одной тонны этого изотопа можно будет вырабатывать столько энергии, сколько при использовании 14 млн тонн нефти. Как подсчитали американские специалисты, одного рейса шаттла с грузом гелия-3 будет достаточно для обеспечения годовой потребности США в электроэнергии. По прогнозам ученых, запасов этого сырья на Луне столько, что их хватит для покрытия нужд землян в течение тысячи с лишним лет.

Как появился на естественном спутнике нашей планеты гелий-3? Его на протяжении миллиардов лет приносил солнечный ветер. Ученые узнали о существовании этого изотопа, проводя анализ грунта, доставленного с Луны советскими автоматическими станциями. Одна тонна гелия-3, если оценивать ее в нефтяном эквиваленте, может стоить около четырёх миллиардов долларов.

Другая причина повышенного интереса к «идеальному топливу будущего» состоит в том, что гелий-3 не радиоактивен, и поэтому с ним не должно возникнуть проблем утилизации после использования.

Цены на нефть

 

Цены на нефть, как и на любой другой товар, определяются соотношением спроса и предложения. Если предложение падает, цены растут до тех пор, пока спрос не сравняется с предложением. Поэтому даже небольшое падение предложения нефти приводит к резкому росту цен.

В долгосрочной перспективе (десятилетия) спрос непрерывно увеличивается за счёт увеличения количества автомобилей и им подобной техники. Относительно недавно в число крупнейших автомобильных потребителей нефти вошли Китай и Индия. В 20 веке рост спроса на нефть уравновешивался нахождением новых месторождений, позволявшим увеличить и добычу нефти. Однако многие считают, что в 21 веке открытие новых месторождений нефти резко сократится и диспропорция между спросом на нефть и её предложением приведёт к резкому росту цен – наступит нефтяной кризис. Некоторые считают, что нефтяной кризис уже начался и рост цен на нефть в 2003-2007 годах является его признаком.

Если в 1991 г. цена барреля нефти составляла $11, к середине 2000 года – $30 за баррель, то в мае 2008 она поднялась до цены $146 за баррель, а затем вновь понизилась, и в 2009 году средняя цена на нефть составляла примерно $75 за баррель, а в 2012 году $90-100 за баррель. Мнения экспертов по поводу ценовых перспектив резко различаются, и предсказать их практически невозможно.

 

 

ГЛАВА 2.