Мировые ресурсы и сроки истощения органических ресурсов

Нефть	На конец 2006 г.	Срок истощения, лет
млрд. т	млрд. т у.т.	доля общего количества, %
РФ	10,9	15,6	6,6
Весь мир	164,5	235,2	100,0

 

Природный газ	На конец 2006 г.	Срок истощения, лет
млрд. т	млрд. т у.т.	млрд. т н.э.	доля общего количества, %
РФ	47,7	57,2	42,9	26,3
Весь мир	181,5	217,8	163,3	100,0

 

Уголь	Антрацит и битуминозный уголь	Полубитуми­нозный и бурый уголь	Всего	Доля общего количества, %	Срок истощения, лет
млн. т	млрд. т у.т.	млрд. т н.э.
РФ	49088,0	107922,0	93,2	42,0	17,3
Весь мир	478771,0	430293,1	660,5	320,7	100,0

 

Ядерное топливо	тыс. т	млрд. т у.т.	млрд. т н.э.	Доля общего количества, %	Срок истощения, лет
РФ	870,00	22,88
Весь мир		44,7	31,3

Возобновляющиеся источники энергии — солнце, ветер, гидроэнергия, частично биомасса, другие источники, не обладают свойством транспортабельности, поэтому они должны перерабатываться на месте их происхождения в другие виды энергии, которые могут быть перемещены и использованы в других местах, где это более удобно человеку.

Вторичных видов энергии, которые могут быть произведены в промышленных масштабах, два — это электрическая энергия и энергия сжатого водорода (так называемая "водородная энергетика"). Промышленные масштабы производства электроэнергии в мире (на выработку электроэнергии сегодня расходуется около 15% всех добываемых первичных источников энергии) весьма велики, а ее роль в жизни современного человеческого общества неоценима.

Лекция 3. Основы классификации энергоисточников на Земле. – Основные виды возобновляющихся энергоисточников: солнечная, ветровая, гидравлическая, геотермальная, энергия биомассы. – Технологии их использования и энергетические потенциалы. – Технологические, социальные и экологические аспекты использования

 

Складывающаяся обстановка с мировыми запасами органического топлива, и особенно газа и нефти, должна побуждать развитие других источников получения электроэнергии, где их доля может быть весьма существенной — ядерной энергетики и гидроэнергетики.

Прогноз ЮНЕСКО до 2025 года предполагает, что тенденцию к росту будут иметь только природный газ и возобновляющиеся источники энергии (рис. 3.1). Но поскольку запасы газа быстро истощаются, альтернативой ископаемым энергоносителям остаются только последние.

Перевод электроэнергетики на широкое использование атомной энергии позволяет решить проблему загрязняющих атмосферу выбросов и углекислого газа, однако проблема теплового загрязнения остается. Кроме того, массовое строительство АЭС поставило не решенную пока проблему использования или захоронения радиоактивных отходов.

 

 

Рис. 3.1. Прогноз годового мирового использования первичных невозобновляющихся энергоресурсов; 1 — нефть; 2 — уголь; 3 — газ; 4 — ядерные ресурсы;
5 — возобновляющиеся энергоисточники

 

К возобновляющимся источникам энергии, помимо широко используемой гидравлической энергии рек, относятся энергия солнечного излучения, ветра, морских приливов; а также нетрадиционные источники — энергия ветровых волн, температурного градиента вод в океанах, течений, биомассы и других явлений.

Нетрадиционные источники гидравлической энергии, как правило, обладают низкой концентрацией, или плотностью, поэтому установки, в которых используются эти источники, характеризуются большими размерами, высокими материалоемкостью и удельной стоимостью. Ряд технических затруднений вызван постоянным контактом рабочих поверхностей с морской водой, большими штормовыми нагрузками, сложностью передачи электроэнергии на берег. Вместе с тем, технические способы производства электроэнергии с использованием нетрадиционных источников достаточно просты, не связаны с решением сложных, принципиально новых научных проблем и инженерных разработок, и это позволяет ожидать, что они будут широко вовлечены в энергобаланс многих стран.

В основе всех возобновляющихся источников энергии, за исключением геотермальной и приливной, лежит солнечная энергия. Энергетической мерой ее служит солнечная постоянная, которая на внешней границе атмосферы имеет значение 1,38 кВт/м². Ослабляясь земной атмосферой, поток солнечной энергии на поверхности Земли составляет 0,5-1,0 кВт/м². Эта низкая плотность потока энергии подвержена еще и суточным, сезонным и погодным колебаниям, что затрудняет ее повсеместное практическое использование.

Проблема формирования определяющих тенденций развития современной мировой энергетики заключается не в отсутствии технологий, а в нежелании принимать необходимые решения, диктуемые критической ситуацией в мировой энергетике. Нефть, газ и уголь сегодня позволяют успешно удовлетворять все потребности в энергии, и это действует усыпляюще на волю энергетиков. Многим остаются непонятны опаснейшие проблемы загрязнения окружающей среды при сжигании органического топлива, в том числе отмеченная мировым сообществом проблема загрязнения парниковыми газами, и менее "продвинутая" проблема теплового загрязнения, каждая из которых готова внести свою лепту в катастрофу глобального потепления климата. Если до момента реального взлета цен на органическое топливо, вызванным осознанием факта истощения запасов нефти и газа, не будет принята практическая политика перехода на широкое использование энергии возобновляющихся источников, нас ждут серьезнейшие энергетические испытания, тяжесть которых даже трудно предвидеть.

Будущая мировая энергетика может основываться только на преимущественном использовании возобновляющихся источников энергии.

Развитие энергетики возобновляющихся источников за последние 15-20 лет происходит по очень оптимистичному сценарию с постоянным возрастанием установленной мощности и доли в топливно-энергетическом балансе. В 2005 г. доля использования ВИЭ в электроэнергетике составила около 18,5% (вместе с большой гидроэнергетикой). Динамика изменения доли использования различных источников энергии при производстве электроэнергии приведена в табл. 3.1 и на рис. 3.1.

 

Таблица 3.1

Динамика производства электрической энергии в мире за счет различных видов топлива в % от общего производства

	Г о д ы
Уголь	40,02	38,74	38,09	37,89	39,1	39,9	40,15
Нефть	20,87	11,92	11,31	9,43	7,92	6,88	6,56
Природный газ	13,27	12,53	13,78	14,86	17,41	19,26	19,65
Атом	2,12	15,86	17,02	17,57	16,86	15,74	15,12
Гидро	23,03	20,12	18,35	18,79	17,10	16,28	16,35
ВИЭ	0,69	0,83	1,45	1,56	1,71	1,91	2,1
Производство электроэнергии, ГВт∙ч

Источник: IEA statistics, 2007 Edition

 

Рис. 3.1. Динамика мирового производства электроэнергии различными видами топлива
с 1971 по 2005 гг.

 

Рис. 3.2. Изменение объема инвестиций в энергетику возобновляемых источников

Имеет место значительный ежегодный прирост установленной мощности электростанций на основе возобновляющихся источников. Общая мощность составляет 240 ГВт (и более 1000 ГВт вместе с большой гидроэнергетикой), что составляет свыше 25% от установленной мощности электростанций в мире (всего в мире общая мощность электростанций около 4300 ГВт). В мире насчитывается около 25 млн. населенных пунктов, полностью обеспечиваемых установками на базе ВИЭ.

 

Рис. 3.3. Темпы рост мощности ЭС на ВИЭ

 

 

* Геотермальная, солнечная, ветровая, волновая, приливная, др.

Источник: Международное энергетическое агентство (IEA)

 

Рис. 3.4. Доля ВИЭ в мировом производстве электроэнергии (2005 г.)

 

В России развитие ВИЭ происходит очень скромными темпами. Наша страна серьезно отстает как по объемам ввода, так и по технологиям преобразования различных видов возобновляемой энергии.

 

 

Таблица 3.2

Выработка электрической энергии в России
на базе возобновляющихся источников энергии, млн. кВт∙ч/г

Показатель	Г о д ы
Крупные ГЭС
Ветростанции	2,917	4,120	6,650	8,832	14,0
Геотермальные электростанции	58,2	91,2	149,1	313,1
Малые ГЭС	2301,2	2371,2	2413,0	2276,7
Тепловые электростанции на биомассе	1895,3	226,9	2426,5	4750,3
ИТОГО: Общее производство электроэнергии на электростанциях России Доля возобновляемых источников энергии, %	4257,6 876000 0,50	4693,4 888000 0,53	4995,2 892000 0,56	7248,9 916000 0,60	930000 0,94

 

 

Таблица 3.3

Производство тепловой энергии в России
на базе ВИЭ, тыс. Гкал

Тип установки	Г о д ы
1. Тепловые электростанции на биомассе
2. Малые котельные на биомассе
3. Солнечные коллекторы	30,0	31,0	32,0	33,0	35,0
4. Тепловые насосы
5. Мусоросжигающие заводы и установки
6. Биогазовые установки, станции аэрации
7. Геотермальные системы теплоснабжения
ИТОГО:
Отпуск тепловой энергии, всего, без комбыта, млн. Гкал			1426,9	1422,1	1402,1
Доля возобновляемой энергии, %	4,10	4,10	4,30	4,74	5,20

По данным Безруких П.П.

Таблица 3.4

Мировой рост ВИЭ (прогноз)

			Примерный рост (разы)
Производство электроэнергии (ТВт∙ч)			> 2
Гидроэнергия			< 2
Биомасса			> 4
Ветроэнергетика
Солнечная энергетика
Геотермальная энергетика			> 3
Приливная и волновая энергетика	< 1
Биотопливо (Мт. н.э.)
Геотермальное тепло	4,4
Солнечные тепловые установки	6,6

Источник: World Energy Outlook 2006, OECD/IEA 2006.

 

Таблица 3.5