Энергетическая стратегия России до 2020 г.

Энергетическая стратегия России до 2020 г.

Топливно-энергетический баланс (ТЭБ) является частью Энергетической стратегии, основой для разработки соответствующих инструментов и механизмов экономического регулирования в ТЭК. Прогноз потребности страны в топливе и энергии разработан в соответствии со сценарными условиями экономического развития, которые определяют общую динамику энергопотребления.

На основании прогнозируемых макроэкономических параметров социально-экономического развития страны вариантно определены экономически целесообразные объемы и структура энергопотребления, уровни экспорта, необходимые для обеспечения прогнозируемого экономического роста на период до 2020 года.

Однако необходимо отметить, что приведенные в тексте и в приложении 1 показатели прогнозных балансов ТЭР носят ориентированный характер и подлежат корректировке в соответствии с изменениями макроэкономических условий и проводимой экономической политики (ценовой, налоговой, таможенной, инвестиционной и др.).

Относительный анализ экономических параметров альтернативных энергоносителей показывает, что с учетом состояния и перспектив сырьевой базы, затраты на добычу, транспорт и потребление энергоносителей будет трансформироваться в направлении экономической предпочтительности угля по сравнению с газом и другими энергоносителями. В электроэнергетике в районах, не имеющих достаточных собственных природных энергоресурсов и прежде всего в европейской зоне, аналогичным экономическим приоритетом обладают атомные электростанции. Эти ключевые экономические предпосылки в сочетании с соображениями обеспечения энергетической безопасности как России в целом, так и ее регионов, являются основой оптимизации структуры топливно-энергетического баланса страны.

В соответствии с принятыми вариантами социально-экономического развития и изложенными предпосылками были выполнены расчеты по оптимизации топливно-энергетического баланса страны на период до 2020 года по опорным годам пятилеток. Разработанные на период до 2020 года балансы топливно-энергетических ресурсов предусматривают:

· рост производства электроэнергии, являющийся необходимым условием повышения эффективности производства и комфортности жизни населения;

· существенное повышение эффективности потребления топлива и энергии в экономике страны и в жилищно-коммунальном секторе;

· совершенствование структуры производства электроэнергии, в том числе за счет опережающего развития атомных электростанций;

· продолжение структурной перестройки отраслей ТЭК;

· приоритетное развитие добычи и потребления угля;

· увеличение производства высококачественных светлых нефтепродуктов при одновременном повышении глубины и эффективности переработки нефти;

· приоритетное использование экономически эффективных возобновляемых энергоресурсов.

Балансами топливно-энергетических ресурсов предусматривается рационализация структуры потребления топлива и энергии в направлении его экономической оптимизации и большей диверсификации энергоресурсов. Так, за предстоящее двадцатилетие при общем росте энергопотребления на 25,4-38,4%, потребление природного газа возрастет на 18,4-23,7%, нефтепродуктов – на 35,8-50,1%, тогда как угля – на 35,7-70,3%, а электроэнергии, выработанной на АЭС – в 2,2-2,5 раза. В результате доля газа в структуре потребления первичных энергоресурсов снизится с 50,3% в 2002 году до 46,9-44,8% в 2020 году, в том числе в производстве электроэнергии - с 65,5% до 57,3-50,4%.

Суммарное производство электроэнергии при прогнозируемых темпах развития экономики возрастет по сравнению с уровнем 2000 года в 1,1-1,2 раза к 2010 году (до 995-1065 млрд. кВт. ч) и в 1,3-1,6 раза к 2020 году (до 1175-1375 млрд. кВт. ч).

Суммарная потребность для электростанций России в органическом топливе возрастет с 280 млн. т у. т. в 2000 г. до 300-320 млн. т у. т. в 2010 году и до 330 - 370 млн. т у. т. в 2020 году.

Перспективные уровни добычи нефти в России, заложенные в балансах, будут определяться в основном следующими факторами: уровнем мировых цен на топливо, налоговыми условиями, научно-техническими достижениями в разведке и разработке месторождений, а также качеством разведанной сырьевой базы.

Уровень добычи нефти в России будут варьироваться в 2020 году от 320 до 445 млн.тонн.

 

 

Классификация возобновляемых источников энергии

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) — это энергоресурсы постоянно существующих природных процессов на планете, а также энергоресурсы продуктов жизнедеятельности биоцентров растительного и животного происхождения. Характерной особенностью ВИЭ является их неистощаемость, либо способность восстанавливать свой потенциал за короткое время — в пределах срока жизни одного поколения людей.

Почти 30 лет назад Генеральной Ассамблеей ООН в соответствии с резолюцией 33/148 (1978г.) введено понятие «новые и возобновляемые источники энергии», в которое включаются следующие формы энергии: солнечная, геотермальная, ветровая, энергия морских волн, приливов океана, энергия биомассы древесины, древесного угля,торфа,тяглового скота, сланцев, битуминозных песчаников, гидроэнергия.

Чаще всего к возобновляемым источникам энергии относят энергию солнечного излучения, ветра, потоков воды,биомассы, тепловую энергию верхних слоев земной коры и океана.

ВИЭ можно классифицировать по видам энергии:

— механическая энергия (энергия ветра и потоков воды):

— тепловая и лучистая энергия (энергия солнечного излучения и

тепла Земли);

— химическая энергия (энергия, заключенная в биомассе).

Если использовать понятие качества энергии — коэффициент полезного действия, определяющий долю энергии источника, которая может быть превращена в механическую работу, то ВИЭ можно классифицировать следующим образом: возобновляемые источники механической энергии характеризуются высоким качеством и используются в основном для производства электроэнергии. Так. качество гидроэнергии характеризуется значением 0.6-0,7; ветровой — 0.3-0,4. Качество тепловых и лучистых ВИЭ не превышает 0,3-0.35. Еше ниже показатель качества солнечного излучения, используемого для фотоэлектрического преобразования. — 0.15-0.3. Качество энергии биотоплива также относительно низкое и, как правило, не превышает 0.3.

 

Твердополимерные топливные элементы (ТПТЭ) (ТОТЭ)

Эти элементы работают при относительно низкой температуре (около 90°С), имеют высокую плотность энерговыделения, могут быстро изменять выходную мощность для удовлетворения меняющейся потребности в энергии и подходят для работы в таких условиях, где требуется быстрый запуск, например в автомобилях. В качестве топлива они могут использовать как водород, так и метанол. Согласно заявлению Министерства энергетики США, "они являются первыми кандидатами на использование в транспортных средствах малой грузоподъемности, для обеспечения зданий электроэнергией и теплом и в качестве источников энергии для портативных электронных устройств: мобильных телефонов и ноутбуков".

 

Производство водорода

Производство водорода

Один из его источников - природное топливо: метан, уголь, древесина и т.д.

При взаимодействии топлива с парами воды или воздухом образуется синтез-газ - смесь СО и Н₂.

Из нее затем выделяется водород. Другой источник - отходы сельскохозяйственного производства, из которых получают биогаз, а затем - синтез-газ.

Промышленно-бытовые отходы тоже используются для производства синтез-газа, что способствует одновременно и решению экологических проблем.

В результате образуются углекислый газ, водород и окись углерода.

Дальше идет каталитическая очистка,электрохимическая конверсия и т.д.

Водород можно получать также электролизом воды, то есть разложением ее под воздействием электрического тока.

Очень важным элементом при преобразовании газа, содержащего водород, является очистка газа на палладиевых мембранах. В конечном счете получается чистый водород.

Способы хранения водорода

Низкая плотность газообразного водорода, низкая температура его ожижения, а также высокая взрывоопасность в сочетании с негативным воздействием на свойства конструкционных материалов, ставят на первый план проблемы разработки эффективных и безопасных систем хранения водорода – именно эти проблемы сдерживают развитие водородной энергетики в настоящее время.

В соответствии с классификацией департамента энергетики США, методы хранения водородного топлива можно разделить на 2 группы:

Физические методы хранения водорода:

Сжатый газообразный водород:

- газовые баллоны;

- стационарные массивные системы хранения, включая подземные резервуары;

- хранение в трубопроводах;

- стеклянные микросферы.

Жидкий водород:

-стационарные и транспортные криогенные контейнеры.

Химические методы хранения водорода:

Адсорбционные:

-цеолиты и родственные соединения;

-активированный уголь;

-углеводородные наноматериалы.

Абсорбция в объёме материала (металлогидриды)

-алонаты;

-фуллерены и органические гидриды;

-аммиак;

-губчатое железо;

-водореагирующие сплавы на основе алюминия и кремния.

Хранение газообразного водорода. Применяют газгольдеры, естественные подземные резервуары

(водоносные породы, выработанные месторождения нефти и газа), хранилища, созданные подземными атомными взрывами.

Хранение газообразного водорода в соляных кавернах, создаваемых путём растворения соли водой через боровые скважины. Для хранения газообразного водорода при давлении до 100 Мпа используют сварные сосуды с двух- или многослойными стенками.

Внутренняя стенка такого сосуда выполнена из нержавеющей стали Одним из наиболее перспективных способов хранения больших количеств водорода является хранение в водоносных горизонтах. Годовые потери составляют при таком способе хранения 1 – 3%.

Эту величину потерь подтверждает опыт хранения природного газа. Баллоны для хранения водорода достаточно просты и компактны. Однако для хранения 2 кг Н₂ требуются баллоны массой 33 кг. Большие количества водорода можно хранить в крупных газгольдерах под давлением. Газгольдеры обычно изготовляют из углеродистой стали.

Рабочее давление в них обычно не превышает 10 МПа. Вследствие малой плотности газообразного водорода хранить его в таких ёмкостях выгодно лишь

в сравнительно небольших количествах. Повышение же давление сверх указанного до сотен мегапаскаль, вызывает трудности, связанные с водородной коррозией углеродистых сталей, и приводит к существенному удорожанию подобных ёмкостей.

Для хранения очень больших количеств водорода экономически эффективным является

способ хранения истощённых газовых и водоносных пластах. В США насчитывается более 300 подземных хранилищ газа. Газообразный водород в очень больших количествах хранится в соляных кавернах глубиной 365 м при давлении водорода 5 МПа.

Опыт продолжительного хранения (более 10 лет) в подземных газохранилищах газа с

содержанием 50 % водорода показал полную возможность его хранения без заметных утечек.

Хранение жидкого водорода. Среди многих свойств водорода, которые важно учитывать при его хранении в жидком виде, одно является особенно важным.

Водород в жидком состоянии находится в узком интервале температур: от точки кипения 20К до точки замерзания 17К.

Жидкий водород в больших количествах хранят в специальных хранилищах объёмом до 5 тыс. м³.

Токамаки

Токамак (ТО роидальная КА мера с МА гнитными К атушками для удержания плазмы). Особенностью токамака является использование электрического тока, создающего полоидальное поле, необходимое для равновесия плазмы.

Цикл топлива

Реакторы первого поколения будут работать на смеси дейтерия и трития (D-T) Нейтроны, которые появляются в процессе реакции, поглотятся защитой реактора,

а выделяющееся тепло будет использоваться для нагревания теплоносителя,

и эта энергия, в свою очередь, будет использоваться для вращения генератора.

Тритий получают по реакциям:

Реакция с ⁶Li является экзотермической, обеспечивая получение небольшой энергии.

Реакция с ⁷Li является эндотермической.

Топливо типа D-T имеет ряд недостатков:

- Реакция продуцирует значительное количество нейтронов,

которые активируют реактор и теплообменник.

Нейтронное облучение во время D-T реакции настолько велико,

что после первой серии тестов на JET для завершения годового цикла тестов пришлось разработать роботизированную систему дистанционного обслуживания.

- Требуются мероприятия для защиты от возможного истока радиоактивного трития.

- Только около 20 % энергии синтеза выделяется

в форме заряженных частиц (остальное — нейтроны),

что ограничивает возможность прямого превращения энергии синтеза в электроэнергию.

- Использование D-T реакции зависит от имеющихся запасов лития,

которых значительно меньше чем запасы дейтерия.

Существуют виды топлива, которые лишены указанных недостатков.

Но их использованию препятствует ограничение –малое значение критерия Лоунсона.

Из всех видов горючего дейтерий-тритиевая смесь требует самого низкого значения n τ, (на порядок), и самую низкую температуру реакции, (в 5 раз).

Таким образом, D-T реакция является необходимым первым шагом, однако использование других видов горючего остается важной целью исследований.

 

 

Энергетическая стратегия России до 2020 г.

Топливно-энергетический баланс (ТЭБ) является частью Энергетической стратегии, основой для разработки соответствующих инструментов и механизмов экономического регулирования в ТЭК. Прогноз потребности страны в топливе и энергии разработан в соответствии со сценарными условиями экономического развития, которые определяют общую динамику энергопотребления.

На основании прогнозируемых макроэкономических параметров социально-экономического развития страны вариантно определены экономически целесообразные объемы и структура энергопотребления, уровни экспорта, необходимые для обеспечения прогнозируемого экономического роста на период до 2020 года.

Однако необходимо отметить, что приведенные в тексте и в приложении 1 показатели прогнозных балансов ТЭР носят ориентированный характер и подлежат корректировке в соответствии с изменениями макроэкономических условий и проводимой экономической политики (ценовой, налоговой, таможенной, инвестиционной и др.).

Относительный анализ экономических параметров альтернативных энергоносителей показывает, что с учетом состояния и перспектив сырьевой базы, затраты на добычу, транспорт и потребление энергоносителей будет трансформироваться в направлении экономической предпочтительности угля по сравнению с газом и другими энергоносителями. В электроэнергетике в районах, не имеющих достаточных собственных природных энергоресурсов и прежде всего в европейской зоне, аналогичным экономическим приоритетом обладают атомные электростанции. Эти ключевые экономические предпосылки в сочетании с соображениями обеспечения энергетической безопасности как России в целом, так и ее регионов, являются основой оптимизации структуры топливно-энергетического баланса страны.

В соответствии с принятыми вариантами социально-экономического развития и изложенными предпосылками были выполнены расчеты по оптимизации топливно-энергетического баланса страны на период до 2020 года по опорным годам пятилеток. Разработанные на период до 2020 года балансы топливно-энергетических ресурсов предусматривают:

· рост производства электроэнергии, являющийся необходимым условием повышения эффективности производства и комфортности жизни населения;

· существенное повышение эффективности потребления топлива и энергии в экономике страны и в жилищно-коммунальном секторе;

· совершенствование структуры производства электроэнергии, в том числе за счет опережающего развития атомных электростанций;

· продолжение структурной перестройки отраслей ТЭК;

· приоритетное развитие добычи и потребления угля;

· увеличение производства высококачественных светлых нефтепродуктов при одновременном повышении глубины и эффективности переработки нефти;

· приоритетное использование экономически эффективных возобновляемых энергоресурсов.

Балансами топливно-энергетических ресурсов предусматривается рационализация структуры потребления топлива и энергии в направлении его экономической оптимизации и большей диверсификации энергоресурсов. Так, за предстоящее двадцатилетие при общем росте энергопотребления на 25,4-38,4%, потребление природного газа возрастет на 18,4-23,7%, нефтепродуктов – на 35,8-50,1%, тогда как угля – на 35,7-70,3%, а электроэнергии, выработанной на АЭС – в 2,2-2,5 раза. В результате доля газа в структуре потребления первичных энергоресурсов снизится с 50,3% в 2002 году до 46,9-44,8% в 2020 году, в том числе в производстве электроэнергии - с 65,5% до 57,3-50,4%.

Суммарное производство электроэнергии при прогнозируемых темпах развития экономики возрастет по сравнению с уровнем 2000 года в 1,1-1,2 раза к 2010 году (до 995-1065 млрд. кВт. ч) и в 1,3-1,6 раза к 2020 году (до 1175-1375 млрд. кВт. ч).

Суммарная потребность для электростанций России в органическом топливе возрастет с 280 млн. т у. т. в 2000 г. до 300-320 млн. т у. т. в 2010 году и до 330 - 370 млн. т у. т. в 2020 году.

Перспективные уровни добычи нефти в России, заложенные в балансах, будут определяться в основном следующими факторами: уровнем мировых цен на топливо, налоговыми условиями, научно-техническими достижениями в разведке и разработке месторождений, а также качеством разведанной сырьевой базы.

Уровень добычи нефти в России будут варьироваться в 2020 году от 320 до 445 млн.тонн.