О структуре баланса энергетических ресурсов

Возрастающее потребление невозобновляемых природных энергетических ресурсов определяется стремительным ростом населения Земли и его потребностей. В ХХ в. потребление коммерческих энергетических ресурсов увеличилось в 15 раз. С 1975 по 2005 г. оно превысило объем их использования за весь предшествующий период развития человеческой цивилизации и достигло в 2005 г. 15 млрд. т условного топлива (т.у.т.) в год. Произошло существенное расширение источников потребляемой энергии и появились новые, изменившие структуру баланса энергетических ресурсов.
Это хорошо видно на рис. 4 и не нуждается в комментариях.


Рис. 4. Динамика распределения потребляемой в мире энергии по ее источникам в ХХ веке (млн. т у.т.)

В суммарном энергопотреблении к началу XXI в. в мире доля нефти достигла 40%, углей – 27%, природного газа – 23%. В то же время доля атомной энергии, гидроэнергии, солнечной и ветровой составила всего лишь 10%. Если до 70-х годов в энергопотреблении опережающими темпами росла нефтяная составляющая, то в 80-х годах, после преодоления нефтяного кризиса, в большинстве индустриально развитых стран произошло заметное снижение доли нефти, увеличилась доля углей, природного газа и атомной энергии. Наличие ресурсов углеводородов и уровень технологического прогресса определили весьма «пеструю» картину структуры потребления энергетических ресурсов в мире.
На рис. 5 хорошо видно это различие на примере России, Китая, Южной Кореи.

Рис. 5. Структура потребления первичных энергетических ресурсов

Страны, взявшие курс на развитие атомной энергетики – Франция, Япония и ряд других (рис. 6) за 25 лет коренным образом изменили энергетический баланс своей экономики и достигли выдающихся успехов в конверсии углеводородной энергетики, существенно подняли роль атомной энергетики, решили важные экологические проблемы. (примечание: материал готовился в начале года, фукусима была ещё цела)

Рис. 6. Структура использования энергетических ресурсов в Японии и во Франции

Потребление первичной энергии распределено по странам и регионам крайне неравномерно. На рис. 7 приведены уровни ее потребления в 20 странах мира в 2005 г. Видно, что США, Китай и Россия – являются основными потребителями энергоресурсов: на них приходится более 40%.

Рис. 7. Потребление первичной энергии в 20 странах - крупнейших потребителях в 2005 г. (млн. т у.т.)

В изменении структуры потребляемых энергоресурсов проявились важные закономерности, которые связаны с научно-техническим прогрессом и в целом с развитием экономик стран. Характерно, что при увеличении количества существенных источников энергии за 100 лет с двух до шести, ни один из них не утратил своего значения к началу XXI века. Они постепенно перешли в категорию традиционных, имеющих в балансе разную долю. Современные прогностические споры чаще всего и сводятся к определению доли каждого из них в будущем. По прогнозу IEA на период до 2030 г. в 2009 г. (рис. 8)

Рис. 8. Мировое производство электроэнергии по источникам первичной энергии

в мировом производстве электроэнергии ведущее место по-прежнему будут занимать уголь, природный газ и гидроэнергетика. Атомная энергетика сможет выйти на третье место не раньше 2050 г. [7].

Часть 2: РОССИЯ

Топливно-энергетические ресурсы: состояние, динамика освоения, обеспеченность
================
Часть 2: РОССИЯ
================

7. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ РОССИИ.

Углеводороды.

Производство (добыча) углеводородов – нефти, газового конденсата и природного газа, включая попутный нефтяной газ в России за 2005-2009 гг. и распределение их объемов по основным производителям показаны на рис. 9 [4].

Рис. 9. Добыча газа, нефти и конденсата в РФ В 2005-2009 ГГ.

Из него видно что начиная с 2005 г. суммарная добыча нефти и газового конденсата несколько превышала 500 млн. т/год. Основная доля их производства в 2008 г. приходилась на несколько крупных компаний: «Роснефть» (22%), «Лукойл» (18%), «ТНК ВР Холдинг» (14%), «Сургутнефтегаз» (12%). Лишь около 1/3 приходилось на ОАО «Газпромнефть», ОАО «Газпром» и другие компании.
Добыча природного горючего газа, включая попутный нефтяной газ (ПНГ) в 2005-2009 гг. несмотря на кризисные условия в экономике, в основном превышала 650-660 млрд. м3/год (рис. 9). При этом более 80% природного газа добывал «Газпром». В балансе добычи газа доля ПНГ не превышала 8%.
Распределение добываемых в России энергетических ресурсов представлено ак. О.Н. Фаворским оригинальной схемой рис.10).

Рис. 10. Структура потребления топливно-энергетических ресурсов в России

Из нее хорошо видна высокая доля экспорта органического топлива (44%), также как и доля затрат топлива на теплообеспечение (1/4). По мнению ученых РАН [4] природный газ в нашей стране используется недостаточно эффективно. В устаревших котельных, работающих на газе, в основном, используются паровые турбины. Их КПД превращения энергии топлива (в данном случае газа) в электричество не превышает 32-34%. Использование парогазовых установок с КПД 52-56% позволило бы кардинально улучшить ситуацию. Замена паровых турбин на парогазовые установки позволило бы на 30-40% сэкономить использование газа на ТЭС, либо на столько же увеличить их мощность. На рис. 11 видно, что в структуре производства энергии в нашей стране на долю газа приходится 46%.

Рис. 11. Структура производства электроэнергии в России (2007 г.)

Подобная ситуация ведет к расточительному расходу природного газа, как весьма ценного сырья, используемого в производстве конкурентных продуктов.
Газпромом разработана программа существенной конверсии производства газохимической продукции [4], но, к сожалению, пока она реализуется медленно.
Состояние с переработкой газа в РФ и США в 2008 г. представлено «Промгазом» на рис. 12.

Рис. 12. Переработка газа в РФ и США

Из него видна не только большая разница в доле включаемого в переработку газа в нашей стране (9%) и США (60,5%), но и особенно – в производстве сухого товарного газа (разница почти в 10 раз), этана, пропана, стабильного газового бензина, в использовании шахтного метана и ПНГ. Успехи в разработке новых весьма продуктивных научных направлений в газохимии настойчиво толкают производителей природного газа к дальнейшему освоению его новых разнообразных источников [9].
По разведанным доказанным запасам природного горючего газа Россия занимает первое место в мире. Предварительно оцененные запасы и прогнозные ресурсы существенно превышают накопленную добычу [3].

Рис. 13. Распределение по степени освоения ресурсов нефти и природного газа в России

На рис. 13 показано распределение по степени освоения ресурсов нефти и природного газа в нашей стране.
Разведанные запасы нефти вместе с предварительно оцененными и прогнозными ресурсами существенно превышают накопленную добычу, составляя всего лишь 16%. Накопленная добыча природного газа – 5% свидетельствует, что, несмотря на динамичное развитие, страна пока находится на начальном этапе освоения его ресурсов [1]. К сожалению, в нефтяной промышленности положение более сложное, связанное с тем, что в последние 20 лет мы не открыли крупных месторождений нефти, а прирост разведанных запасов за счет мелких месторождений и увеличение в эксплуатируемых запасах тяжелых нефтей требуют более интенсивного разворота поисковых геологических и геофизических работ.
Наиболее перспективными становятся шельфовые акватории, перспективные на нефть и газ, в первую очередь в арктических зонах России. Этой проблеме посвящен ряд работ автора и коллег [7, 10]. В статье А.Э. Конторовича и В.А. Конторовича [14] предложено районирование акваторий арктического шельфа России с прогнозной оценкой ресурсов нефти, природного газа и конденсата в каждой из выделенных ими нефтегазовых провинций, приведенных на рис. 14.

Рис. 14. Нефтегазоносные провинции арктического шельфа России

Несмотря на недостаточную геолого-геофизическую изученность осадочных бассейнов на шельфах Северного Ледовитого океана при оценке возможных ресурсов нефти и газа авторы использовали апробированную в западной и Восточной Сибири технологию, опирающуюся на стохастическую зависимость между начальными геологическими ресурсами нефти и газа и объемом неметаморфизованного осадочного материала в бассейнах. На основе анализа имеющихся геолого-геофизических материалов упомянутыми авторами [14] предложено возможное распределение углеводородов в нефтегазоносных провинциях северной евразийской континентальной окраины России (рис. 15).

Рис. 15. Распределение ресурсов углеводородов в нефтегазоносных провинциях северной евразийской континентальной окраины России

Из него видно, что в трех нефтегазоносных провинциях Южно-Карской, Восточно и Западно Баренцевской прогнозные ресурсы углеводородов составляют почти 80% всех ресурсов шельфов евразийской континентальной окраины России.
Конкретная оценка состояния геолого-геофизических работ в этом регионе, характерные особенности наиболее перспективных объектов для детальной разведки, технологическая «вооруженность» современной геологии и геофизики, а также проблемы организации работ и сотрудничества с зарубежными партнерами рассмотрены в недавней работе Российской академии наук [11].

Каменные угли.

Доля добытых и подготовленных к освоению запасов углей в России в суммарных начальных ресурсах составляет около 2%. Соответственно, перспективные и прогнозные их ресурсы находятся на ранней стадии освоения. Существенным недостатком сырьевой базы углей является географическое размещение освоенных угленосных бассейнов (рис. 16).

Рис. 16. Удельный вес добычи угля по регионам и бассейнам России

На долю бассейнов, расположенных в восточных регионах страны, приходится почти 80% разведанных запасов и добычи углей, в то время как в Европейской части, на Урале, по существу, не созданы необходимые предпосылки для развития угледобычи в будущем [5].