 |
| Навигация |
|
|
|
|
|
|
| Журнал |
|
|
|
|
|
|
| Атомные Блоги |
|
|
|
|
|
|
| Подписка |
|
|
|
|
|
|
| Задать вопрос |
|
|
|
|
|
|
| Наши партнеры |
|
|
|
|
|
|
| PRo-движение |
|
|
|
|
|
|
| PRo Погоду |
|
|
|
|
|
|
| Сотрудничество |
|
|
|
|
|
|
| Время и Судьбы |
|
|
|
|
| |
| [24/09/2015] Энергетические вызовы XXI века
| В.Н.Половинкин, Заслуж. деятель науки РФ, д.т.н., проф. | 
| А.Б.Фомичев, к.т.н.,
доцент |
Энергетика - системообразующая отрасль национальной экономики России, определяющая её конкурентоспособность, себестоимость валового внутреннего продукта (ВВП), уровень развития инфраструктуры.
Как важнейшая область хозяйственно-экономической деятельности человека энергетика включает в себя совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов. Её целью является производство энергии путём преобразования первичной природной энергии во вторичную, например, в электрическую или тепловую. Производство энергии происходит в несколько стадий: - получение и концентрация энергетических ресурсов, например, добыча, переработка и обогащение ядерного топлива; - передача ресурсов к энергетическим установкам, например, доставка мазута на ТЭС; - преобразование с помощью электростанций первичной энергии во вторичную, например, химической энергии угля в электрическую и тепловую виды энергии; - передача вторичной энергии потребителям, например, по линиям электропередачи. В настоящее время среди традиционных видов энергетических ресурсов в мировом масштабе преобладает теплоэнергетика. На базе нефти, например, вырабатывается 39% всей электроэнергии мира, на базе угля - 27%, газа - 24%, то есть 90% общей выработки всех электростанций мира приходится на невозобновляемые природные ресурсы. Такой подход обусловливает наличие в энергетической отрасли периодически проявляющихся кризисов. Несмотря на значительный рост потребления энергии от возобновляемых источников, наблюдается ренессанс атомной и угольной энергетики, продолжает расти спрос на нефть, и все равно источников его удовлетворения к 2030 г. будет не хватать. Локальные энергетические кризисы впервые возникли ещё в доиндустриальной экономике, например, в Англии в XVIII в. в связи с исчерпанием лесных ресурсов и переходом на угольную энергетику. Но как глобальная проблема недостаток энергоресурсов проявился в 1970-х гг., когда разразился энергетический кризис, выразившийся в резком скачке цен на нефть (в 1972-1981 гг. цены выросли в 14,5 раз), что создало серьезные трудности для мировой экономики. Несмотря на то, что многие затруднения были преодолены, глобальная проблема обеспечения человечества топливом и энергией актуальна как никогда. Рост потребления минерального топлива в XX в.
Главной причиной энергетической проблемы стал быстрый рост потребления минерального топлива в XX в. Со стороны предложения он был вызван открытием огромных нефтегазовых месторождений в Западной Сибири, на Аляске, на шельфе Северною моря. Со стороны спроса проблема усугубляется ростом объемов мирового транспорта, промышленных производств, в том числе, увеличением объема производства полимерных материалов. Наращивание добычи топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) привело к серьезному ухудшению экологической ситуации. Рост спроса на эти ресурсы усилил конкуренцию как стран-экспортеров ТЭР, так и стран-импортеров - за доступ к энергетическим ресурсам. Человечество стоит на пороге пересмотра стратегии решения трех жизненно важных взаимосвязанных проблем: энергоресурсных, энергоэкономических и энергоэкологических. Причина их возникновения и резкого усугубления связана с традиционной углеводородной энергетической базой современной цивилизации. Разрушение окружающей среды
Ученые мира утвердились во мнении, что энергетика, построенная на окислительных процессах углеводородов, бесперспективна. Она обусловливает выбросы в атмосферу, гидросферу и литосферу углеводородов, в том числе высокоактивного парникового газа метана, сероводорода, оксидов азота, оксидов углерода, парафинов и различных нефтепродуктов, синтетических поверхностно-активных веществ, ингибиторов и деэмульгаторов, и других высокотоксичных отходов. Из-за этих выбросов в природе превышен порог чувствительности экологических систем, а их естественная саморегуляция уже практически невозможна. Развитие человечества сопровождается постепенным разрушением окружающей его среды. Экономика, основанная на принципе расширенного экстенсивного воспроизводства, всегда противостоит сохранению природы. Чем интенсивнее и объемнее потребляются невозобновляемые естественные ресурсы и чем больше доля изъятия возобновляемых благ, тем значительнее нарушение эко- и геосистем. Человечество нуждается в новой базовой основе энергетических технологий. Понимание того, что от безудержного преобразования природы и неограниченной ее эксплуатации следует перейти к экономии природных ресурсов и бережному изменению природной среды, является особенностью современной экологической революции. Происходит постепенное осознание того, что от одностороннего изменения природного цикла системы биосфера-человек необходимо переходить к двусторонней адаптации - коэволюции, уделяя внимание рациональному преобразованию человеческого общества для «вписания» его в биосферу. Пути решения энергетической проблемы
Энергия является своеобразной «валютой», в обмен на которую природа отдает часть своих богатств, поддерживая тем самым существование человека. Для удовлетворения его потребностей в продовольствии и сырьевых ресурсах требуется все больше энергетических затрат, поэтому очевидно, что энергетическая проблема является одной из приоритетных проблем, стоящих перед человечеством. На протяжении всей истории своего развития человечество потребляло энергию. Смена источников энергии (древесина-уголь-нефть-природный газ-ядерная энергия-термоядерный синтез) - это, по сути, своеобразные вехи цивилизации. Это история изобретения и постоянного внедрения новейших способов преобразования энергии, освоения вновь открытых первичных источников и, в конечном итоге, роста энергопотребления. Бурное развитие науки и техники в XX в., широкое использование электрической энергии привели к быстрому росту объемов добычи полезных ископаемых, в первую очередь нефти и газа. Важную роль здесь сыграли многие факторы: первоначальная легкость их добычи и транспортировки, широкая область применения, высокая теплота сгорания. Динамика изменения энерготехнологий отражена на рис.1.  Рис.1 Динамика изменений энерготехнологий Решение глобальных энергетических проблем возможно различными путями. Экстенсивный путь предполагает дальнейшее увеличение добычи энергоносителей и абсолютный рост энергопотребления. Для современной мировой экономики этот путь остается пока актуальным. Мировое энергопотребление в абсолютном выражении с 2000 по 2011 г. выросло с 9383 млн до 12275 млн т условного топлива. Ряд стран уже сталкивается с достижением предела собственного производства энергоносителей (например, Китай), либо с перспективой сокращения этого производства (Великобритания). Такое развитие событий побуждает к поискам более рационального использования энергоресурсов. В табл. 1 представлена динамика мирового энергопотребления по видам энергоресурсов в 2000- 2011 гг. Табл.1 Динамика мирового энергопотребления по видам энергоресурсов  В табл. 2 приведен прогноз потребности в различных энегоресурсах.  Интенсивный путь решения энергетической проблемы заключается в увеличении производства продукции на единицу энергозатрат. Энергетический кризис 1970-х гг. ускорил внедрение энергосберегающих технологий, придал импульс структурной перестройке экономики. Эти меры позволили смягчить последствия энергетического кризиса. В результате целенаправленной политики по сбережению энергии и ресурсов в США за период 1973-2013 гг. энергоемкость ВВП была снижена более чем на 45%. В Японии за этот же период снижение энергоемкости ВВП достигло 50%, близкие результаты имеют страны Западной Европы. В современных условиях тонна сохраненного энергоносителя обходится в 3-4 раза дешевле, чем тонна дополнительно добытого. Для многих стран это явилось мощным стимулом повышения эффективности использования энергоносителей. За последнюю четверть XX в. энергоемкость хозяйства в США снизилась вдвое, в Германии - в 2,5 раза. В то же время в РФ только при добыче, переработке и транспортировке по-прежнему теряется более 20% топлива. В целом с учетом транспортировки и потребления энергии, её потери достигают 30% и более. Развитые страны в 1970-1980-х гг. провели масштабную структурную перестройку экономики в сторону снижения доли энергоемких производств. Так, энергоемкость машиностроения и особенно сферы услуг в 8-10 раз ниже, чем в ТЭК или в металлургии. Энергоемкие производства переводились в развивающиеся страны. Проведенная структурная перестройка обеспечила до 20% экономии топливно- энергетических ресурсов в расчете на единицу ВВП. Однако некоторые экономики по-прежнему наращивали свою энергоэкспортную ориентацию. Россия нарастила вывоз первичных ресурсов с 37% в 2000 г. до 47% в 2011 г., Австралия - с 54 до 59%, Казахстан - с 52 до 69%, Катар - с 81 до 86%, Индонезия - с 46 до 54%. Ряд традиционных экспортеров ископаемого топлива сохранили неизменной долю продаж на внешних рынках (Норвегия, Канада) или даже снизили ее (ОАЭ, Венесуэла, Алжир). Таким образом, Россия укрепила свой статус мировой энергетической державы и нацелилась на реализацию крупномасштабных проектов по разработке месторождений с трудноизвлекаемыми запасами, в том числе углеводородных залежей на шельфе. В структуре экспорта РФ в страны дальнего зарубежья в 2013 г. по-прежнему преобладали топливно-энергетические товары (42,81%), минеральные продукты (43,28%), 4,35% приходится на металлы и изделия из них. Такая направленность отечественной экономики тупиковая. Материалы с минимальной добавленной стоимостью, каковыми являются первичные ресурсы не способствуют наполнению ВВП. В то же время развитые страны в качестве основополагающей концепции дальнейшего развития энергетики приняли концепцию энерго- и ресурсосбережения. Наиболее признанный в мире монреальский девиз развития цивилизации в XXI в. гласит: «Самый важный источник энергии будущего - энергия экономии». Любое недостаточно продуманное наращивание «необходимой для дальнейшего развития цивилизации» энергетической мощности на базе устаревших технологий усложняет решение проблемы обеспечения глобальной экологической безопасности планеты. Мир уже столкнулся с фактом, что затраты энергии на обеспечение экологической безопасности превышают её прирост, получаемый за счет создания вновь строящихся объектов на базе традиционных технологий. В сложившихся условиях будущее будет за государствами, где в основе их развития доминируют высокие, ресурсосберегающие технологии. Для любой организации, желающей преуспеть в современной экономике, необходимы интеллектуальные, простые в эксплуатации замкнутые энерго- и ресурсосберегающие технологии. Иного пути в перспективном промышленном бизнесе сегодня просто нет. Об энергоёмкости различных экономик можно судить по отношению энергопотребления к ВВП данных стран в МДж/долл.: Норвегия - 12,9; Иран - 10,8; Нидерланды - 10,2; США – 9,8; Китай – 9,5; Германия – 7.6; Япония – 6,9; Великобритания -6,5; Индия – 4,4. По мнению специалистов Института энергетической стратегии («ГУ ИЭС»), почти весь рост энергопотребления (93%) обеспечат страны, не входящие в Организацию экономического сотрудничества и развития (ОЭСР). К 2030 г. потребление энергии в странах, не входящих в ОЭСР, вырастет на 61% по сравнению с 2011 г., причем темпы роста составят 2,5% в год (или 1,5% в год в расчете на душу населения). На их долю придется 65% мирового потребления (по сравнению с 53% в 2011 г.). Потребление энергии странами ОЭСР в 2030 г. станет выше всего на 6%, чем в 2011 г. (0,3% в год), и будет сокращаться в расчете на душу населения (0,2% в год). Расход энергии на производство электричества вырастет к 2030 г. на 49% (2,1% в год) и составит 57% от мирового роста потребления первичных энергоресурсов. Еще 25% обеспечит рост прямого использования энергоносителей в промышленности (1,4% в год). Наиболее быстро будет расти потребление возобновляемых видов энергии (включая биотопливо): их рост до 2030 г. составит в среднем 7,6% в год. Атомная (2,6% в год) и гидроэнергетика (2,0% в год) будут расти быстрее, чем вся энергетика в целом. Что касается ископаемых видов топлива, наиболее быстро будет расти потребление газа (2,0% в год), за ним следуют уголь (1,2% в год) и нефть (0,8% в год) рис. 2.  Рис.2 Долгосрочный прогноз мирового спроса на базовые энергоносители, млн. т н.э. Переход к постиндустриальной энергетике
По мнению специалистов «ГУ ИЭС» мир стоит на пороге энергетической революции, содержанием которой будет переход к постиндустриальной энергетике, по сути, к новой энергетической цивилизации. Предпосылки такой революции в развитых странах сформировались в 2000-х гг. Энергетика индустриальной фазы - это крупные централизованные источники энергии на ископаемом топливе с ориентацией на валовой поток энергии. Энергетика постиндустриальной фазы - это децентрализованные источники энергии с ориентацией на использование энергии возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и управление потоком энергии. По сути, это переход от «силовой» энергетики к так называемой «умной» энергетике. Основные направления энергетической революции: - энергосбережение; - «умные» сети («умная» энергетика); - электроэнергетические системы нового поколения; - децентрализация энергетики; - возобновляемые источники энергии; - альтернативные виды энергоснабжения транспорта; - углеродные рынки Сценарии развития мировой энергетики Переход к новой энергетической цивилизации может происходить различными путями в зависимости от сценария развития мировой энергетики. Сценарии формируются на основе учета энергетических, технологических, экономических, экологических, политических, социальных факторов развития. Они являются способом формирования сложного комплекса трендов. В настоящее время специалисты выделяют инерционный углеводородным сценарий, который предполагает продолжение постиндустриальной фазы и острый кризис после 2030 г. из-за достижения пределов роста индустриальной фазы. Предполагается расширение индустриальной энергетики в развивающихся странах при медленном развитии постиндустриальной энергетики в развитых странах. В результате неизбежны быстрый рост спроса на энергоносители, в том числе на ископаемое топливо всех видов, рост противоречий на этой почве, ухудшение экологической ситуации. С точки зрения доминирующего энергоносителя этот сценарий можно назвать углеводородным сценарием. Стагнационный сценарий предполагает управляемое развитие через экологическую парадигму и создание информационного общества. Он предполагает применение целого комплекса политических, экономических и правовых механизмов для борьбы с рисками инерционного сценария. При таком сценарии темпы энергетического роста в развивающихся странах будут существенно ниже. Инновационный сценарий предполагает преодоление пределов роста индустриальной фазы и переход к новой фазе к 2030 г. Основной чертой новой фазы должно стать комплексное развитие человека и связанных с ним технологий - биологических, информационных, социальных, когнитивных. Инновационный сценарий предполагает формирование энергетики нового типа в развитых и в ряде лидирующих развивающихся странах. Это позволит обеспечить снижение геополитических и экологических рисков, повысить качество энергоснабжения, создать новые технологические возможности для конечного потребителя. В перспективе к 2050 г. мировое потребление первичной энергии вырастет примерно в 1,2-1,6 раза. В инерционном сценарии потребление первичной энергии в развитых странах к 2050 г. вырастет в 1,2 раза, в развивающихся странах - в 1,9 раза. Быстрая индустриализация развивающихся стран потребует массированного наращивания потребления энергоносителей. В стагнационном сценарии потребление первичной энергии в развитых странах к 2050 г. вырастет в 1,1 раза, в развивающихся странах - в 1,4 раза. Постиндустриальное развитие в развитых странах определит стагнацию, а затем и снижение потребления энергии (с 2030 г.), а климатическая и экологическая политика будут способствовать распространению этих тенденций на развивающиеся страны. В инновационном сценарии потребление первичной энергии в развитых странах к 2050 г. вырастет в 1,1—1,2 раза, в развивающихся странах - в 1,7-1,8 раза. Умеренные темпы роста потребления энергии при высоких темпах роста ВВП будут обусловлены становлением новой энергетической цивилизации. С точки зрения структуры производства энергии основной тенденцией во всех сценариях будет сдвиг в пользу возобновляемой энергетики. Доля новых ВИЭ (без большой гидроэнергетики) к 2050 г. достигнет 10-35% мирового потребления первичной энергии (в 2010 г. - 1,8%). При этом доля гидроэнергетики возрастет с 4,8 до 5,2-6,6%. Максимальное развитие возобновляемой энергетики (особенно солнечной) будет наблюдаться в инновационном сценарии, минимальное (преимущественно ветровой) - в инерционном сценарии. Политика в области энергопотребления
При разработке прогнозов будущей энергетики многие страны усвоили уроки топливно-энергетических кризисов 1970-х гг. и кардинально изменили свою политику в области энергопотребления, положив в основу принцип сбережения как энергии, так и энергетических ресурсов. Лидером в области разработки и реализации политики энерго- и ресурсосбережения среди экономически развитых стран мира являются США, в Европе - Германия. За последние годы в США принято 42 федеральных закона о регулировании деятельности в энергетическом секторе, в том числе закон «О национальной энергетической политике». Введены в действие эффективные энергетические установки с КПД около 60%. Огромных успехов в разработке новых генерирующих технологий добился Китай. Важным фактором энергетической политики на Западе стало совершенствование структуры топливно-энергетического баланса с целью снизить долю дефицитных видов топлива, прежде всего нефти и газа. В интересах повышения энергетической безопасности мировое сообщество в последние годы прилагало особые усилия по разведке невозобновляемых источников энергии. Вследствие повышения оценок запасов сырья, находящегося в первую очередь в нефтеносных песках Канады и залежах Венесуэлы, а также других месторождениях, глобальные запасы нефти существенно выросли (к началу 2012 г. до 234 млрд т), что позволило скорректировать период обеспеченности мировой экономики данным энергоносителем по состоянию на начало 2012 г. до 54 лет (против 46 лет на начало 2011 г.). В результате повышения оценок залежей природного газа в Туркмении, Иране, Китае и США (сланцевого газа) мировые запасы газа увеличились к 2012 г. до 208 трлн м 3 (в начале 2011 г. - 196 трлн м 3), а предполагаемый срок их использования - с 59 лет до 64 лет. Объем мировых залежей угля остался прежним, хотя расчетный период их потребления был несколько сокращен - до 112 лет (со 118 лет в начале 2011 г.) ввиду повышения оценки ежегодного мирового расхода данного энергоносителя. В странах, относящихся к числу экономически передовых и развивающихся, особое значение отводится развитию ядерной энергетики. Энергетическая стратегия России
Энергетическая стратегия России на период до 2030 г. также предусматривает различные сценарии развития мировой энергетики и возможности адаптации к ним. Более отдаленное будущее предполагает принципиально новые вызовы, которые практически не учитываются в современной государственной энергетической политике. Например, это неотвратимость климатических изменений и потребность в соответствующей климатической политике. Россия пока не принимает достаточных мер для перехода к неуглеродной энергетике, что делает ее позиции в системе мирового климатического регулирования весьма уязвимыми (системы квот на выбросы, штрафы за их превышение, снижение экспорта ископаемого топлива, возможные тарифные и нетарифные ограничения на поставки углеродоемкой продукции и пр.). В России довольно слабо развивается индустрия возобновляемых источников энергии, энергосервисных и энергосберегающих услуг, несмотря на их значительный рыночный потенциал. Одной из характерных черт развития энергетики за рубежом является электрификация многих производственных процессов при расширении сферы получения электрической энергии от ВИЭ. К числу перспективных технологических направлений развития энергетики можно отнести: - совершенствование конструкции энергетических установок, включая разработку и использование принципиально новых способов генерирования энергии; - совершенствование средств и методов транспортировки энергии и ресурсов; - расширение возможностей ВИЭ; - экономное потребление произведенной энергии. Особое внимание уделяется генерирующим устройствам, в которых широко внедряются новые методы и способы повышения энергосбережения. Полезное использование топлива при производстве электрической энергии в развитых странах достигло 30-40% и более, а при производстве тепловой энергии - от 40 до 50%. Повышенное внимание уделяется использованию относительно новых или ранее не применявшихся видов топлива, в том числе: - биогаза; - топлива, полученного синтетическим путем; - топлива, полученного из растительного сырья; - диспергированных и смешанных видов топлива. В настоящее время специалисты выделяют четыре направления глобальной энергетики: традиционная энергетика на органическом топливе (уголь, газ, нефть, нефтепродукты); гидроэнергетика; атомная энергетика; возобновляемые источники энергии. К К нетрадиционной энергетике относятся: - возобновляемые источники энергии; - вторичные возобновляемые источники энергии (твердые бытовые отходы - ТБО, тепло промышленных и бытовых стоков, тепло и газ вентиляции и т.д.); - нетрадиционные технологии использования невозобновляемых и возобновляемых источников энергии (водородная энергетика; микроуголь; турбины в малой энергетике; газификация и пиролиз; каталитические методы сжигания и переработки органического топлива; синтетическое топливо - диметиловый эфир, метанол, этанол, моторные топлива); - энергетические установки (или преобразователи), которые существуют обычно независимо от вида энергии. К таким установкам следует отнести: тепловой насос, машину Стирлинга, вихревую трубку, гидропаровую турбину и установки прямого преобразования энергии - электрохимические установки и топливные элементы, фотоэлектрические преобразователи, термоэлектрические генераторы, термоэмиссионные установки, МГД-генераторы и т.д. Углеводородная энергетика ещё достаточно длительное время объективно будет являться главным участником мирового энергетического рынка, нанося непоправимый ущерб здоровью населения планеты и окружающей среде.Человечество оказалось просто не подготовленным к отказу от углеродной энергетики. С этим необходимо считаться, а не уповать на популистские заявления о скорейшем переходе в большой энергетике на возобновляемые источники. Внимание ученых должно быть сосредоточено, в том числе, на повышении эффективности и безопасности традиционных энергетических технологий, базирующихся на природных углеродных ресурсах. В принципе, около 80% современной энергетики обеспечивается потреблением энергии, освобождающейся при сжигании органического ископаемого или искусственного горючего (нефти, угля, газа и др.). Такая энергетическая политика приводит к тому, что за последние 30-50 лет на планете возникла и постоянно ужесточается глобальная проблема влияния парниковых газов - основных продуктов сгорания наиболее распространенного органического топлива. В начале XXI в. эмиссия парниковых газов достигла кризисного предела, вследствие чего международное сообщество приняло решение и соответствующие обязательства по сокращению эмиссии парниковых газов. Если допустить, что уровень углекислого газа в атмосфере примерно вдвое превысит концентрацию, существовавшую до эпохи промышленной революции (сегодня мир стоит на пороге такой ситуации), то человечеству потребуется изыскать принципиально новые базовые экологически чистые мощности примерно на 15 ТВт (1 тераватт - 10 12 Ватт) дополнительной электрической энергии, что составляет суммарную мощность действующей в настоящее время глобальной мировой энергетической системы. В настоящее время только тепловые электростанции ответственны за 2/3 суммарных национальных выбросов двуокиси серы (SO2), 1/4 окиси азота (N0x), 1/3 ртути (Hg) и 1/3 выбросов двуокиси углерода (СО2), основного парникового газа. Поэтому закономерно, что специалисты в первую очередь работают над усовершенствованием технологических процессов тепловых электростанций. Комбинированное производство тепла и электроэнергии (когенерация) для тепловых электростанций рассматривается как важнейшее мероприятие повышения их энергетической эффективности, и в целом улучшения последствий климатической энергетической политики. По сравнению с классическими тепловыми электростанциями, где тепло, образованное при производстве электрической энергии, частично выбрасывается в окружающее пространство, у когенерационных установок большая часть тепла используется в качестве теплоносителя для отопления, что ведет к значительной экономии как топлива, так и других сопутствующих средств, необходимых на его приобретение. Принято считать, что эффективность производства электроэнергии в классических электростанциях находится в пределах 25-35%, тогда как когенерационные установки, благодаря использованию тепловой энергии, работают с эффективностью 80-90%. Внедрение ВИЭ
Возникшие геополитические проблемы эпохи требуют в первую очередь активного развития энергосберегающих, экологически чистых и экономически доступных перспективных энергетических технологий, в том числе и принципиально новых, при которых используются традиционное углеводородное сырье и ядерное топливо. Поэтому совершенно обоснованно проблема создания энергетики будущего, которая должна исключить или существенно ограничить использование процессов горения (окисления) углеводородного топлива, включена в число 25 величайших научных проблем XXI века. В обращении к Конгрессу в феврале 2011 г. президент США в качестве первостепенной сформулировал задачу для американской экономики, к 2035 г. вырабатывалось до 85% энергии за счет возобновляемых источников и ресурсов. Но данная позиция президента США не базируется на системном подходе, рассматривающим энергетическую проблему, как с точки зрения экологии, так и с точки зрения обеспечения увеличивающегося объема потребных для человечества продуктов питания и питьевой воды. Масштабное внедрение любых перспективных возобновляемых источников энергии потребуют отчуждения огромных освоенных площадей сельского хозяйства. Многие аналитики уверены, что мир прежде столкнется с продовольственной проблемой, проблемой дефицита питьевой воды, а уж затем с энергетической. Каков прогноз производства жидких топлив в США? В 2010 г. в США ежедневный объем потребления нефти, нефтепродуктов, биотоплива и другого жидкого моторного топлива составлял 19,2 млн баррелей в день. Из них 9,4 млн баррелей - собственного производства, а 9,8 млн баррелей - импорт. Долгосрочный прогноз предполагает незначительный рост общего объема спроса - до 21,9 млн баррелей в день к 2035 г. Из 21,9 млн баррелей потребления 12,8 млн баррелей обеспечат собственные источники, а импорт составит примерно 9,1 млн баррелей. Скромный рост собственного производства жидкого моторного топлива будет связан исключительно с альтернативными источниками топлива. Столь умеренное увеличение связано с предполагаемым развитием электромобилей, гибридных установок, водородной энергетики, двигателей, использующих природный или иной газ. Кроме того, в США внедряется значительное число программ, ориентированных на развитие энергосбережения, при этом внимание уделяется не только производственным сферам, но и потреблению энергии в социальной сфере. Для выработки современной национальной энергетической стратегии и определения оптимального энергетического баланса США и отдельных штатов созданы специальные центры по сбору статистической информации, характеризующей состояние энергетики. Такое решение является обоснованным особенно с учетом наметившейся в мире нехватки топлива. Сегодня объемы потребления нефти в мире составляют около 86 млн баррелей в сутки, что соответствует 40 000 галлонов в секунду. Мировой спрос на нефть к 2020 г. увеличится примерно до 115 млн баррелей в сутки (с 75 млн баррелей в 1997 г.). По прогнозам, человечество в 2030 г. будет потреблять 17 гигатонн нефти. При таких масштабах потребления углеводородного топлива масштабный переход на новые энергетические технологии потребует не менее 50-60 лет. По прогнозам специалистов на ископаемые виды топлива и к 2020 г. будет по-прежнему приходиться около 85-90% общемирового использования первичных энергоносителей. В то же время в глобальной энергетике уже в ближайшие 25 лет мир столкнется со следующими проблемами: - уголь, нефть и природный газ будут оставаться незаменимыми источниками энергии для покрытия прогнозируемого суммарного роста энергопотребления; - мировые запасы энергетических ресурсов пока ещё не исчерпаны, однако дальнейшее расширение объемов добычи нефти и природного газа из традиционных источников может быть связано с накапливающимися рисками. Данные риски создают значительные, а порой и непреодолимые трудности для удовлетворения прогнозируемого спроса на энергоносители; - для ограничения этих рисков потребуется разработать принципиально новые энергогенерирующие технологии, увеличить темпы освоения всех экономически целесообразных источников энергии, включая уголь, атомную энергию, биомассу, другие возобновляемые источники энергии и нетрадиционные способы добычи не природного газа. В своей дальнейшей деятельности человечество должно учитывать, что нефтедобыча в мире за последние 5 лет в 2 раза превысила прирост новых открытых или освоенных запасов. Такое положение чрезвычайно усугубляет ситуацию с ускоренным исчерпанием нефтяных ресурсов. В промышленной разработке сейчас находится около 1100 нефтяных месторождений, на которых пробурено более 150 тыс. скважин. Начав эксплуатацию месторождений нефти и газа, человек не задумывался о последствиях интенсивной добычи этих природных ресурсов. При сгорании этих продуктов в атмосфере выделяются в больших количествах углекислый газ, сернистые соединения, оксид азота и т.д. Уменьшение количества кислорода и рост содержания углекислого газа, в свою очередь, влияет на изменение климата. Молекулы диоксида углерода позволяют солнечному коротковолновому излучению проникать сквозь атмосферу Земли и задерживают инфракрасное излучение, испускаемое земной поверхностью. Загрязнение атмосферы таит в себе и другую опасность, оно снижает количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли. Большая роль в загрязнении атмосферы принадлежит реактивным самолётам, автомашинам, которых уже сейчас насчитываются более 500 млн. Немалый вклад в отравление атмосферы вносят различные заводы, тепло- и электростанции. Средней мощности электростанция, работающая на мазуте, выбрасывает ежесуточно в окружающую среду 500 т серы в виде сернистого ангидрида, который, соединяясь с водой, даст сернистую кислоту, выпадающую в виде кислотных дождей. Загрязнение атмосферы различными вредными газами и твёрдыми частицами приводит к тому, что воздух крупных городов становится опасным для жизни людей. Человек загрязняет и водные бассейны планеты. Ежегодно в Мировой океан сбрасывается от 2 до 10 млн т нефти. Уже почти 30% поверхности океана покрыто нефтяной плёнкой. Особенно загрязнены воды Средиземного моря, Атлантического океана и их берега. Литр нефти лишает кислорода 40 тыс. л морской воды. Тонна нефти загрязняет 12 кв. км поверхности океана. При концентрации её в морской воде в количестве 0,1-0,001 мл/л икринки рыб погибают за несколько суток. Огромный вред окружающей среде наносят потери нефти при её добыче и транспортировке. Только в РФ потери нефти при добыче и транспортировки составляют до 7% и более. Глубина проникновения нефти в грунт на загрязненных участках может достигать 90 см. Восстановление растительности на таких участках, возможно, не раньше чем через 15 лет. Для успешного развития нефтедобывающей отрасли необходимы ежегодные инвестиции порядка 10 млрд долл. Однако таких средств мировым сообществом в нефтедобычу не выделяется. Учитывая сложности нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслей, многие страны заявили о готовности финансировать в развитие альтернативной энергетики, например, США будут инвестировать по 15 млрд долл. в год в развитие альтернативных источников энергии. Одной из главных задач президент США назвал уменьшение зависимости страны от зарубежного топлива. По его словам, в течение ближайших трех лет объем возобновляемых источников энергии вырастет в США в 2 раза. Реально же доля ВИЭ в мировой глобальной энергетике даже к 2020 г. не превысит 3-7%. Лауреат Нобелевской премии по химии американский ученый Уолтер Кон считает, что вскоре мир вступит в эпоху ветровой и солнечной энергетики. Теоретически такой подход имеет под собой определенную научную базу.Согласно правительственным планам в Китае к 2020 г. из возобновляемых источников, таких как энергия воды, солнца и ветра, страна будет получать около 20 млн кВт электроэнергии. Одна лишь энергия ветра позволит потенциально вырабатывать 253 млн кВт энергии.Об изменении отношения человечества к ВИЭ свидетельствуют такие факты: темпы ежегодного роста ветровой и солнечной энергетики в мире несколько лет подряд составляют 30% и более, что на порядок превышает темпы роста традиционной угольной и газовой энергетики. В 2008-2009 гг. из 300 ГВт новых электрогенерирующих мощностей, введенных во всем мире, 140 ГВт пришлось на возобновляемую энергетику. о ближайших перспективах внедрения альтернативной энергетики» представители Всемирной организации Greenpeace утверждают, что к 2050 г. мир мог бы получать 95% электроэнергии из альтернативных источников. Такие прогнозы заманчивы, однако их реальность даже на рубеже конца XXI в. вызывает сомнения.
Проблемы глобальной энергетики
Специалистами в области энергетики сформулированы общие проблемы на пути её дальнейшего развития. Наиболее часто встречающие предложения могут быть представлены следующим образом.
1) Мировая экономика достигла предела развития на базе применения углеводородного топлива. Принявший затяжной характер кризис показал исчерпание возможностей существующей энергетики. Она не позволяет добиться удешевления товаров и экономического роста. Дороговизна топлива обнаруживается всякий раз, как только правительствам удается добиться на время оживления в экономике.
2) Рост добычи сланцевого газа, поиск северных месторождений и попытки создать аналоговые виды топлива (биотопливо) выражают кризис энергетики, а не открывают путей к его смягчению. Вне высоких цен на нефть эти направления не могли бы получить развитие. Обеспечить удешевление генерации электроэнергии они не в состоянии.
3) Мировой экономический кризис в силу корреляции будет способствовать снижению цен на углеводородное топливо, что станет отражением депрессии. Обострение глобального экономического кризиса поставит вопрос о необходимости его преодоления, а не снятия некоторых признаков кризиса в результате денежный вливаний.
4) Следующий экономический подъем на планете будет связан с революционными переменами в энергетике. Удешевление электроэнергии обеспечит снижение себестоимости товаров, рост применения робототехники, появление новых материалов и товаров. В то же время кризис через социально-политические преобразования приведет к распространению долговременной политики поддержания спроса.
5) Дороговизна углеводородов и широкое применение дешевой рабочей силы низкой квалификации взаимосвязаны. Попытки неолиберальных правительств еще более снизить цену рабочих рук за счет девальвации и мер «жесткой экономии» разрушают потребительский спрос и расширяют материальную базу кризиса.
6) Атомная энергетика не обеспечила за последние десятилетия удешевления электроэнергии. Она сосуществует с нефтегазовой энергетикой как ее дополнение. Разнообразные планы постепенного вытеснению углеводородов альтернативными источниками не состоятельны с точки зрения задач, стоящих перед экономикой. Биотопливо, геотермальная, гелио- и ветроэнергетика, а также водородная энергетика не могут принципиально решить проблему, а управляемый термоядерный синтез пока остается на фазе научных исследований. Альтернативная энергетика выступает как дополнение к углеводородной энергетике, но не как ее замена.
7) Сырьевые и финансовые корпорации не заинтересованы в коренном энергетическом перевороте, грозящем обесценить многие инвестиции. Правительства, как политические агенты крупного бизнеса, не хотят вытеснения старой энергетики и субсидируют аналоговые проекты, но не исследования, ориентированные на качественное преобразование энергетики. Монополии и власть образуют консервативный блок, сознавая, что любые серьезные изменения в энергетике ставят под удар господство существующих сырьевых и энергетических монополий.
8) Главные черты новых решений в энергетике должны состоять в значительном снижении стоимости генерации, возможности получения значительно большего количества энергии, автономности генерации и снятии географических ограничений для работы устройств. Имеет значение также потребность в способах беспроводной передачи электричества в большом количестве на значительные расстояния с минимальными потерями. Для повышения производительности труда обилие дешевой энергии имеет решающее значение.
9) Революция в энергетике может произойти только после перехода экономического кризиса в фазу депрессии. Важным условием является ослабление или уничтожение политической власти западных финансовых корпораций, а также корпораций нефтегазовой сферы.
10) Российская электроэнергетика находится в состоянии упадка, а генерирующие мощности физически разрушаются. Качество кадров ухудшается. Плачевное состояние отрасли отражает системный кризис отечественной науки, образования и промышленности. Сырьевые монополии стремятся обеспечивать себя недорогим электричеством через контроль над генерирующими компаниями, а население, малый и средний бизнес вынуждены все больше платить за энергию. При этом средства из электроэнергетического сектора выводятся.
11) Согласно планам правящего класса Россия должна остаться периферийной по характеру экономики страной. Глобальный экономический кризис и начавшийся в России политический кризис нарушат эти расчеты и откроют путь для возрождения электроэнергетики уже на новой революционной базе.
12) Подлинная инновационная энергетика сформировалась как научнотехнологическое направление практически независимо от официальных структур. Среди ее векторов выделяются: «холодный ядерный синтез», атмосферная электроэнергетика, вихревые теплогенераторы, магнитомеханический усилитель мощности, индукционные нагреватели, двигатели без выброса массы, плазменные генераторы электроэнергии, напряженные замкнутые контуры, энергоустановки на основе динамической сверхпроводимости.
13) В различных областях инновационного энергетического поиска уже получены практически значимые результаты, в других - исследования ведутся на уровне лабораторных или полупромышленных моделей. Государство и корпоративный сектор в России игнорирует практически все подобные работы.
14) Создание группой итальянских ученых во главе с Андреа Росси «катализатора энергии», генератора E-Cat пробивает брешь в обороне консерваторов. Вместе с «холодным синтезом» значительным потенциалом развития обладают исследовательские работы по получению накапливаемого в атмосфере электричества (США, Бразилия) и КОРТЭЖ - технология российских ученых.
15) В ближайшие годы появятся и другие изобретения, радикально снижающие себестоимость энергии и новые способы сохранения и передачи электроэнергии. В настоящее время ведутся работы над нанопроводниковыми аккумуляторами и беспроводной передачей электричества.
16) Общество может приступить к осуществлению крупных проектов в инновационной энергетике. Благодаря этому будет создано важное условие выхода из тупика как энергетической отрасли, так и всей экономики. Дальнейшая блокировка этого процесса лишь осложнит судьбу сырьевых монополий.
Стоит ожидать обесценивания значительных инвестиций, сделанных ранее. Финансово-сырьевой блок потерпит поражение. Перемены станут частью развития глобального кризиса, включая порождение им острых политических кризисов. Их разрешение обернется изменением государственной модели многих стран, социальной и экономической политики.
По мнению специалистов Института энергетики и финансов Г.Л.Марковича и С.М.Робертовича, несмотря на значительный рост потребления энергии из возобновляемых источников, ренессанс атомной и угольной энергетики, спрос на нефть продолжает расти, и источников его удовлетворения к 2030 г. будет недостаточно, На конференции секретариата Энергетической хартии и МЭА в Вене один из директоров МЭА заявил, что «мировая энергетическая система находится на крайне неустойчивой траектории развития». МЭА оценивает возможную физическую нехватку добычи нефти в 2030 г. в 12,5 млн баррелей в день (при спросе в 116 млн баррелей в день) при сохранении текущих тенденций в мировой экономике. Балансировка энергопотребления в мире к 2030 г. возможна только в случае либо революции в сбережении энергии (ожидать которую не приходится), либо резкого падения роста энергоемких отраслей в развивающихся странах. Последнее противоречит сложившимся мировым тенденциям по смещению энергоемких технологий и производств в развивающиеся страны.
В настоящее время в мире происходит пересмотр базовых представлений о долгосрочном развитии энергетики и формирование новой модели. Прирост спроса на энергоресурсы определяется не только огромными потребностями США, ЕС и Японии, но и процессами индустриализации и создания потребительского общества в развивающихся странах с формирующимися рынками. Потребность мира в энергоносителях определяется как процессами энергосбережения, так и темпами роста экономики в первую очередь в этих странах.
Для обоснования основных целей долгосрочного прогноза важен тот факт, что идет перемещение мировой промышленности, в том числе энергоемких отраслей, в развивающиеся страны, прежде всего в Китай и Индию. Именно динамика развивающихся стран определяет дополнительный мировой спрос на энергию. Это резко увеличивает не только темпы роста их ВВП, но и потребление энергии как промышленностью, так и населением. Важнейшим опасным последствием глобального роста потребления энергоносителей (особенно углеводородов) оказывается рост выбросов парниковых газов и угроза изменения климата.
Энергетика - область капиталоемкая и инерционная: инвестиционные решения, принимавшиеся при низких ценах на первичные ресурсы, встроены в технологии и в представление об их целесообразности. Изменить характер роста под влиянием высоких цен на энергоресурсы в принципе возможно, но это потребует времени, больших затрат и новых технологических решений. Ближайшие годы мировяя экономика будет продолжать жить при технологиях, которые были внедрены за предыдущие полтора десятилетия.
|
| |
|
|
| Связанные ссылки |
|
|
|
|
|
|
| Рейтинг статьи |
|
|
Средняя оценка работы автора: 4.5
Ответов: 2
|
|
|
|
| опции |
|
|
|
|
|
Re: Энергетические вызовы XXI века (Всего: 0)
от Гость на 24/09/2015 | Несмеянемость власти ведет ее до невменяемости.
Невмеянемость власти ведет ее до несмеянемости.
{подсмотрено на просторах тырнета}
Принцип "я начальник - ты дурак", без всяких последствий для начальника - прямой путь к новому татаромонгольскому игу. 1. Насчет монголов не уверен. 2. Впрочем - оно уже пришло.
Если Половинкина и Фомичева завтра повяжут - этому не удивлюсь.
|
[ Ответить на это ]
Re: Энергетические вызовы XXI века (Всего: 0)
от Гость на 27/09/2015 | Заговор в науке - методика и практика тайной войны против России и человечества
Уже в 1997 году профессор Бурлаков очень чётко расписал, какими способами уничтожали нашу науку. Почему тысячи русских изобретений не были внедрены на Родине. Какими документами были прописаны способы уничтожения русской науки и её носителей.
"Общественное объединение исследователей и журналистов, известное читателя "Труда" как комиссия "Феномен", создает уникальный информационный банк. В нем собираются любые (даже самые невероятные и фантастические) идеи и открытия, не находящие признания у современной науки. В специальном архиве уже хранятся чертежи "машины времени" и антигравитационного двигателя, расчеты электростанции, действующей на энергии искусственного смерча, описание биотехнологий, позволяющих создавать лекарства с необыкновенными свойствами и многое-многое другое.
Вот лишь несколько "единиц хранения" информационного банка "феномена":
- Специальное покрытие, уменьшающее силы сопротивления движущихся объектов. Если его нанести на крылья авиалайнера, дальность полета увеличится почти на треть. Защищено патентом.
- Уникальный аккумулятор, способный храниться в заряженном состоянии до 10 лет без потери характеристик. Перезаряжается легко и быстро, как затвор у винтовки - простой механической заменой отработанного анода. Защищено патентом.
Всего в банке "Феномена " зарегистрировано уже более 500 ученых, инженеров и изобретателей, работающих в области альтернативной энергетики.
Атомные и гидроэлектростанции дают лишь малую долю в общем производстве электроэнергии. Солнечные, термальные и ветровые установки тоже заведомо не смогут заменить нефть и газ. В такой ситуации, казалось бы, государство должно проявлять повышенный интерес к любым новым идеям, касающимся вопросов производства энергии. Однако, как показал выборочный анализ, проведенный "Феноменом ", ни одна из восьмидесяти взятых наугад (уже запатентованных!) разработок в области энергопроизводства и энергосбережения, не только не внедрена, но даже и не опробована.
Что уж говорить о совершенно новаторских работах!" (Газета "Труд" 19 февраля 1997 г., статья Игоря Царева, "Это просто фантастика", в сокращении. - МБ).
Прочитав в газете "Труд" статью Игоря Царева "Это просто фантастика", я подумал, что наверное, так же, как автор статьи, большинство людей, конечно, испытало два чувства: восхищение по поводу сделанных творческим гением людей изобретений и недоумение по поводу того, что эти изобретения "совершенно никого не интересуют", кроме небольшой группы наивных журналистов-энтузиастов.
Я с сожалением подумал, что абсолютно лишен возможности испытать такие же простые и наивные чувства по этому поводу. Прежде всего, я не могу испытать наивное восхищение, потому что знаю: открытий и изобретений в области альтернативной энергетики, и вообще в принципиально новых направлениях отнюдь не 500, а, как минимум, раз в 10 больше, и сделаны они в России. Что же касается удивления по поводу их "невостребованности", то здесь у меня еще меньше возможности для того, чтобы испытать простые и непосредственные чувства, подобно автору этой заметки, поскольку в силу своих профессиональных обязанностей я достаточно долго занимался именно этими вопросами.
Все это можно считать необходимой литературной преамбулой к тому, что изложу далее.
Вторая половина двадцатого века прошла под знаком противостояния двух сверхдержав - СССР и США, распространивших свое влияние на значительной части политической карты мира. По своему накалу, напряжению ресурсов и бескомпромиссности это противостояние имело характер мировой войны; оно и вошло в историю под название "Холодная Война".
Спектр противостояния в холодной войне охватывал, практически, все сферы жизни общества - от пропаганды, создающей противнику образ "империи зла", до напряженной гонки вооружений, изматывающ
Прочитать остальные комментарии... |
[ Ответить на это ]
[Без темы] (Всего: 0)
от Гость на 07/10/2015 | Это письмо я послал Президенту РФ и хочу, чтобы и Вы познакомились с его содержанием.
Всего Вам доброго, Пинопа
PS Вложение можете отерыть на http://pinopa.republika.pl/Chetyre%20stat'i.pdf [pinopa.republika.pl] .
********************************
Президенту Российской Федерации Владимиру Владимировичу Путину
Уважаемый Владимир Владимирович!
Я, Шынкарык Богдан Михайлович, житель города Легница в Польше, хочу
здесь добавить несколько слов к своему предыдущему письму
от 3.10.2015 г. Тему моего сегодняшнего к Вам обращения
можно записать: Спасайте логическое мышление в науке! Ибо если Вы
примите меры для обнародования открытий, способствующих развитию
экологически чистой энергетики, то эти меры будут одновременно полезны
для сохранения логического мышления в науке в общем. В
действительности, логическое мышление отсутствует не только в точных
областях науки - в физике и химии. Сегодня логического мышления
становится всё меньше и меньше также в неточных областях знания о
природе. В наши дни эволюционная теория развития хизни на Земле теряет
своё начное значение. Вместо этой теории Некоторые научные работники,
которые в действительности занимаются плутовством в науке,
распространяют пропаганду
уведомляю Вас о том, что в области теоретической физики состоялось
уникальное научное открытие - был открыт фундаментальный принцип
материи (ФПМ). С открытием ФПМ
связано открытие существующих в природе структурных
систем материи,
которые способны самодейственно создавать неограниченное количество
экологически чистой энергии.
Появились перспективы использования этой чистой энергии вместо энергии из ископаемых видов
топлива. Первые шаги уже сделаны - уже построены магнитные двигатели,
которые работают без подвода энергии. Это можно увидеть на http://poselenie.ucoz.ru/publ/dejstvujushhij_magnitnyj_dvigatel/6-1-0-343 [poselenie.ucoz.ru], https://www.youtube.com/watch?v=CDpKqdcDDrQ, https://www.youtube.com/watch?v=mHW6b1aFPfU.
В статьях "Кавитация - Самоускорение молекул" и "Возбуждение кавитации
- другие способы" (которые во вложении) находится информация
о механизме самодейственного возникновения энергии в условиях кавитации.
Этот механизм показывает, что в некоторых условиях закон сохранения
энергии не имеет применения, ибо надлежащим образом
сформированные структурные системы самоускоряются и таким способом являются источником энергии.
Беда только в том, что эта тема для науки пока
закрыта, ибо сегодня наука не может объяснить появление этой
дополнительной энергии. Вследствие этого высокопоставленные научные и
промышленные деятели не создают условий для развития новых технологий в
энергетике.
Уважаемый Владимир Владимирович, необходимо нужна Ваша помощь! Ваша помощь нужна для того, чтобы устранить существующее в сегодняшней физике плутовство и
направить физику на новый путь развития. Без Вашей помощи могут пройти
десятилетия, прежде чем начнут развиваться новые технологии в
энергетике. Больше объяснений можно найти в статьях "Фундаментальный
принцип материи" и "Элиминация плутовства из физики", которые находятся
во вложении.
С уважением, Шынкарык Б.М. "Пинопа" |
[ Ответить на это ]
|
|
|
