Классификация и экономическая оценка энергетических ресурсов

Классификация и экономическая оценка энергетических ресурсов. Природная среда является местом обитания человека и источником всех благ. Развитие человеческого общества во все века было связано с использованием разнообразных ресурсов. Степень использования ресурсов определяется социально – экономическими потребностями. За XX в. из недр Земли извлечено полезных ископаемых больше, чем за всю историю цивилизации.

За последнее столетие потребление ископаемого топлива возросло почти в 30 раз. Объём мирового промышленного производства вырос в 50 раз. Причём ¾ роста потребления топлива и 4/5 увеличения объёма промышленного производства произошло за период с начала 1950 – х годов. Для удовлетворения своих потребностей современный человек нуждается в значительно большем количестве ресурсов, чем раньше. Наиболее необходимыми, а, следовательно, и наиболее ценными, для человечества являются так называемые энергетические ресурсы.

Существуют несколько классификаций энергоресурсов по разным направления: 1. Первичными, т. е. теми, которые человек использует в большей степени, энергетическими ресурсами признаются – нефть, природный газ, каменный и бурый угли, горючие сланцы торф, древесина, гидроэнергия, а также энергия атомного распада и ядерного синтеза. Вторичными, соответственно, называют все прочие ресурсы, такие как: солнечная, ветровая, геотермальная энергия и др. 2. Возобновляемым или восполняемым ресурсом, т. е. ресурсом, количество которого возможно увеличить естественным или искусственным путём за достаточно краткосрочный период времени, является древесина.

К не возобновляемым ресурсам относятся нефть, природный газ, уголь, сланцы и торф. 3. Неисчерпаемыми ресурсами, т. е. ресурсами, запас которых практически и физически не ограничен, принято считать гидроэнергию, атомную энергию, энергию ветра, солнца, а также геотермальную энергию.

Все прочие энергетические ресурсы – исчерпаемы. 4. Выделяют «альтернативные» или нетрадиционные источники энергии: гидроэнергия, геотермальная, ветровая, приливная, солнечная энергия. Полное название этих ресурсов – топливно-энергетические (по направлению их использования), горючие (по составу и особенностям использования) природные ресурсы. Кроме подразделения энергетических ресурсов на исчерпаемые и неисчерпаемые, они также подвергаются экономической оценке – установлению возможности и целесообразности их вовлечения в производство при современном уровне развития науки и техники.

При этом оцениваются размеры запасов (объёмы ресурсов) в целом и концентрацию их на единицу площади (например, газовое месторождение); качественный состав (например, для нефти – качественный состав, степень вязкости, сернистости и т. д.); условия эксплуатации (глубина залегания, трудность разведки, освоения месторождений и разработки); степень освоенности и заселённости территории, на которой имеется месторождение (уровень обеспеченности региона трудовыми ресурсами); условия транспортировки, к местам сбыта и использования (наличие необходимой транспортной и иной инфраструктуры); расходы производства или добычи на единицу продукции (себестоимость); наличие других природных ресурсов и полезных ископаемых, их сочетание; требования по охране окружающей среды и рекультивации территории.

Экономическая оценка энергетических природных ресурсов позволят производить их добычу по минимальной цене, таким образом добиваясь рационального использования, что является основой для их полного или частичного сохранения.

Грамотная экономическая оценка – основа максимального показателя ресурсообеспеченности территории, то есть отношения между величиной разведанных запасов ресурсов и масштабами их использования. 3. Запасы и разработка энергоресурсов, электроэнергетика. Вплоть до начала XX в. основным энергетическим ресурсом на планете была древесина.

Затем её значение начало падать, и стал заметен первый «энергетический переход» - к широкому использованию угля. Однако угольное господство продержалось недолго, так как на смену ему пришли добыча и потребление иных видов топлива – нефти и природного газа, а позже использование ядерной энергии. «Эра нефти» дала толчок интенсивному развитию экономики, что потребовало в свою очередь увеличения производства и потребления ископаемого топлива.

На развитие мировой энергетики решающую роль оказал энергетический кризис начала 70 – х годов. Цена на нефть в то время была значительно ниже среднемирового уровня цен на другие энергоносители. В результате нефть заметно потеснила все другие виды топлива в топливно-энергетическом балансе, особенно в экономически развитых странах, где энергия, полученная с помощью сжигания нефти, составляла около 50 % от общей энергии (в настоящее время такой энергии в мире приблизительно 38 %). Увеличилось количество потребляемой на планете энергии (причём в последние десятилетия потребность в ней удваивается каждые 13 – 14 лет). Общий рост потребления энергии происходит неуклонно, но неравномерно.

В первой половине XX в. суммарное потребление энергии во всём мире удваивалось приблизительно каждые 18 – 20 лет, но во второй половине XX в. темпы роста потребления энергии ускорились примерно до 5 % в год – за 1950 – 2000 гг. выработка электрической энергии в мире возросла с менее чем 1 млрд. кВт/ч почти до 14 млрд. кВт/ч (в одной только России за 2001 году было произведено 876 млрд. кВт/ч). Крупнейшими производителями электроэнергии в 2001 г. являлись: США – 3980 млрд. кВт/ч (25 % от общемирового производства), Китай – 1326 млрд. кВт/ч (8 %) и Япония – 1084 млрд. кВт/ч (7 %) – они же являются основными её потребителями.

Вообще, во все времена, энергетика была самой материалоёмкой отраслью мировой индустрией по добыче всех видов топлива. В конце тысячелетия ежегодно общее количество добытых и использованных ею видов топлива достигает 12 – 13 млрд. тонн. Однако увеличение объёма потребляемой энергии даёт электроэнергетики и преимущество перед другими отраслями: работа её остаётся стабильной даже в период экономического кризиса (как например в России). Основными первичными коммерческими энергоресурсами (первичными энергоносителями) в современном мире являются нефть, уголь, газ, гидро- и атомная энергия.

Доля всех остальных источников энергии вместе взятых (дрова, торф, сланцы, отходы сельскохозяйственного производства, энергия солнца, ветра, океаническая и геотермальная) в общем энергопотреблении невелика.

Хотя в отдельных странах мира эти источники энергии имеют существенное значение в энергоснабжении (например, в Финляндии – дрова, в Исландии – горячие термальные источники). По добыче угля, природного газа, урановых руд резко выделяются экономически развитые страны (около 9/10 мировой добычи), а по добыче нефти – развивающиеся (около 3/4). В современном мировом топливно-энергетическом балансе (т. е. соотношении добычи разных видов топлива и выработанной энергии с расходованием их) доля нефти составляет приблизительно 38 %, газа – 24,5 %, угля – 28 %. Доля остальных энергоносителей не превышает 10,5 %. Стоит также отметить, что в России в настоящее время эти показатели (нефть – 8,5 %, газ – 63 %, уголь – 28 %) в большей степени соответствуют аналогичным данным экономически развитых стран.

Из всего вышеизложенного следует, что в начале XXI в. наиболее потребляемыми, а, следовательно, и наиболее ценными, энергоресурсами для человечества являются нефть и природный газ. Они обладают наибольшей теплотой сгорания – 10,5 и 10,4 тыс. Ккал/1 кг топлива соответственно, наибольшим тепловым коэффициентом –1,5 (для сравнения: тепловой коэффициент бурого угля – 0,4, торфа – 0,5), т. е. выделяют наибольшее количество тепла и энергии при сгорании.

Добыча нефти и природного газа достаточно дёшёвы, доставка/перевозка также относительно недороги.

Кроме этого газ считается наиболее экологически безопасным топливным ресурсом. Именно по этим, а также по некоторым другим причинам, тепловые электростанции, которые используют в качестве основного ресурса именно газ и нефть в большинстве стран не менее 50 – 60 % электроэнергии. В России тепловые электростанции производят 69 % всей электроэнергии. Крупнейшими ТЭС являются Берёзовская – 1 (6,4 млн. кВт), Сургутская (4,8 млн. кВт), Рефтинская (3,8 млн. кВт), Костромская (3,6 млн. кВт). Кроме того ТЭС обеспечивают тепло и горячую воду в домах и на предприятиях.

Прогнозируемые запасы нефти на планете составляют примерно 300 млрд. т. Мировые достоверные запасы нефти в 2001 г. оценивались в 140 млрд. т или 200 млрд. у. т. («условного топлива» или «угольного эквивалента» - топливо, теплотворная способность которого условно для расчёта принимается равной 7000 ккал/кг) - это те запасы, которые можно извлечь из недр земли при современном уровне науки и техники, технологий (табл. 1 приложения). При этом стоит отметить, что на долю стран, входящих в экономическую группировку ОПЕК (Организация стран – экспортёров нефти, в настоящий момент включает 11 стран: Алжир, Венесуэлу, Индонезию, Ирак, Иран, Катар, Кувейт, Ливию, Нигерию, ОАЭ, Саудовскую Аравию), приходится около 77 % мировых запасов нефти и 41 % мировых запасов природного газа. Мировая добыча нефти и газового конденсата растёт пропорционально росту потребления электроэнергии и даже быстрее: добыча нефти выросла с 1950 по 2001 гг. почти в 7 раз (с 0,5 до 3,5 млрд. т), добыча газа возросла в 11 раз (с 0,2 до 2,4 трлн. м куб.). В 2001 г. больше всего нефти добыто в Саудовской Аравии – почти 450 млн. т. Второе место по добыче принадлежит США – около 350 млн. т (основными нефтедобывающими штатами являются Техас, Луизиана, Калифорния, Аляска). На третьем месте Россия – 323 млн. т (основные месторождения сосредоточены в Западной Сибири, Поволжье, Республики Коми). Велика доля добычи на морских (шельфовых) месторождениях: в Персидском заливе, у северного побережья Аляски и берегов Калифорнии в США, у западного побережья Африки и у островов Юго-Восточной Азии; благоприятны перспективы освоения шельфа о. Сахалин.

Максимального уровня добычи нефти среди всех нефтедобывающих государств в 1988 г. достиг СССР. Тогда было добыто 624 млн. т – результат, который не одна страна за всю историю нефтяной промышленности не превзошла.

По прогнозам к 2010 г. наметится небольшой спад в добыче нефти.

Однако он не будет значительным, так как этому мешает тот факт, что нефтяная промышленность в высшей степени монополизирована.

Крупнейшие нефтяные корпорации относятся к группе наиболее мощных ТНК мира. В России такими корпорациями являются небезызвестные «Лукойл», «ТНК» («Тюменская нефтяная компания»), «Юкос». Если следовать прогнозам оптимистов, то мировых запасов нефти должно хватить на два – три столетия; пессимисты же считают, что имеющиеся запасы нефти могут обеспечить потребности цивилизации ещё лишь несколько десятков лет. Обеспеченность текущей добычи нефти достоверными запасами в настоящее время определяется в целом по миру в 40 лет. При этом в странах крупнейших производителях нефти обеспеченность выше среднего уровня.

Эксперты полагают, что нефтяные резервы Саудовской Аравии, при нынешних темпах разработки, истощатся приблизительно через 90 лет, Кувейта – через 140, Ирана – через 70 и т. д. Доказанные запасы природного газа определяются в 146 трлн. м куб или более 150 млрд. т у. т. Но, как уже говорилось выше, ежегодно растёт и добыча природного газа. В 2001 г. она превысила 2,4 трлн. м куб причём 584 млрд. м куб в России, которая продолжает занимать первое место в мире по добыче с 1990 г. (в последние годы на короткие промежутки времени первым местом иногда завладевают США, что в первую очередь связано с недавним экономическим кризисом в России). К этому следует прибавить ресурсы попутного нефтяного газа, связанного с месторождениями нефти. География добычи природного газа существенно отличается от географии добычи нефти.

В целом доля промышленно развитых стран с рыночной экономикой в мировых запасах природного газа, намного меньше, чем доля развивающихся стран, однако основная часть добычи сосредоточена именно в промышленно развитых странах Западной (11,3 % от мировой добычи, страна – лидер этого региона - Великобритания) и Восточной (включая страны СНГ и Россию – 28,5 %, в том числе Россия – 22,5 %) Европы и Северной Америки (31,3 %, в том числе США – 22,4 % и Канада). Это связано в большей степени с размерами собственных запасов природного газа в этих странах, а также с особенностями, трудностями и дороговизной транспортировки газа по сравнению с перевозкой нефти морским транспортом.

Основными запасами располагают государства Восточной Европы (в том числе Россия – около 33 % мировых запасов). Велика также доля запасов в странах Ближневосточного региона (свыше 30 %). Не стоит думать, что размещение добычи природного газа всегда была такой.

Но при всех изменениях сохранилась высокая территориальная концентрация её: значение двух ведущих регионов – Северной Америки и Восточной Европы – хотя и изменилось, но их монопольное положение в добыче природного газа исключительно высоко (в сумме 2/3 мировой добычи). В России концентрация запасов (60 %) и добычи (более 90 %) приходится на Западную Сибирь, где расположены крупнейшие месторождения: Уренгойское, Ямбургское, Заполярное, Медвежье.

Значительна добыча в Северном, Уральском, Поволжском районах.

Природный газ – самый перспективный вид топлива. Главными его преимуществами перед другими энергоресурсами являются высокая теплотворность, простота добычи и использования (не требует обработки), лёгкость хранения, наибольшая экологическая чистота, дешёвая транспортировка. В топливно-энергетическом балансе природный газ занимает 3 – е место после угля и нефти. В 2001г. потребление его достигло 24 %, и продолжает расти.

По оценкам экспертов мировых доказанных запасов природного газа должно хватить примерно на 60 лет (табл. 2 приложения). Угольная промышленность – наиболее старая отрасль из топливно-энергетического комплекса в промышленно развитых странах. Она всегда была и остаётся одной из самых капиталоёмких и трудоёмких отраслей. Однако всё возрастающая потребность в топливе обусловила создание угольной промышленности во многих странах мира, в том числе во многих развивающихся, и увеличение общего объёма добычи угля до 4,5 млрд. т к 2001 г. На развитие угольной промышленности оказали особенно сильное влияние нефтяные кризисы 70 – х и 80 – х годов, сопровождающиеся ростом цен на нефть.

Единой системы учёта запасов угля и его классификации по видам не существует, поэтому и статистические данные, публикуемые в различных изданиях, существенно различаются. Так, мировые запасы (конечные извлекаемые) всех видов углей (каменного и бурого угля) были определены Мировым энергетическим советом (МИРЭС) в 1,5 трлн. т или 5 трлн. у. т. Достоверные запасы угля (в целом каменного и бурого) в мире на начало 2001г. составляли 984 млрд. т (в том числе 509,5 млрд. т приходилось на антрацит и битуминозный, а 474,7 млрд. – полу битуминозный и лигнит). Извлекаемыми с технико-экономической точки зрения признаются лишь 2/3 достоверных запасов (из которых 52 % приходится на каменный уголь, а 48 % - на бурый). Более 9/10 достоверных запасов каменного угля сосредоточено в Китае (1/5), США (1/4), Германии, России (первое место по запасам), ЮАР, Австралии.

Также довольно велики запасы угля в Великобритании, Польше, Канаде, Индии, Индонезии, Колумбии, Венесуэле.

Крупнейшими угольными бассейнами мира по общим запасам угля являются Тунгусский, Ленский, Канско-Ачинский (КАТЭК) (буро - угольный), Кузнецкий, Печорский – в России; Рурский – в ФРГ; Аппалачский и Западный – в США; Донецкий – на Украине. Для добычи существенное значение имеет качественный состав углей, в частности, доля коксующихся углей.

Наиболее велика их доля в общих запасах Австралии, Германии, Китая, США. Но наиболее ценным сырьём по своему качественному составу является каменный (низкий уровень сернистости, высокая теплотворность по сравнению с бурым и другими углями) и бурый уголь (дешёвый). Ежегодная мировая добыча каменного угля превышает ныне 3,6 млрд. т. Причём за последнее пятидесятилетие произошли значительные территориальные изменения в добыче именно каменного угля: резко сократилась добыча в странах Западной Европы (в настоящее время 2,4 %), что привело к увеличению добычи угля в других странах, в частности, странах азиатского региона (44,8 %) и Африки (6,4 %), также увеличилась добыча в Австралии (6,7 %), сократилась роль Восточной Европы (12,2 %). В 2000 г. первое место по добычи каменного угля занимает Китай – 1126,1 млн. т, второе США – 899,1 млн. т, третье Индия – 309,9 млн. т. России принадлежит лишь шестое место – 169,2 млн. т. Ежегодный объём мировой добычи бурого угля составляет около 1 млрд. т. Лидерами здесь являются ФРГ, Россия, США. Эксперты предсказывают, что мировое потребление угля будет увеличиваться.

Следовательно, расти будет и уровень добычи, начнётся добыча и переработка низкокачественного угля, что в дальнейшем может привести к резким изменениям экологической ситуации в мире. Большинство развивающихся стран не имеет ни крупных запасов нефти (кроме нескольких стран - экспортёров), ни газа, ни угля и находятся в зависимости от импорта этих энергоресурсов.

В наименее же развитых странах потребности в энергетических ресурсах покрываются за счёт дров и других видов биомассы, используемых в качестве топлива (солома, сухой навоз и др.). Энергетическая ситуация, складывающиеся в результате сохранения этой тенденции, оборачивается для многих стран «третьего мира» сложными экологическими проблемами (в том числе уничтожением лесов). Кроме того, и сам угольный топливно-энергетический цикл – один из экологически наиболее опасных.

Поэтому в современном мире были открыты большие потенциальные возможности нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ), или «альтернативных» источников энергии, за счёт которых пока ещё удовлетворяется весьма незначительная часть мировых энергетических потребностей.

К ним относятся энергия солнца, ветра, геотермальных источников, воды, приливов и отливов. Однако нельзя не отметить расширение их использования. Так, уже 25 лет на реке Ранс (Франция) работает крупная приливная станция мощностью 240 МВт. Очень высокими уровнями приливов отличаются залив Фанди (Канада – подъём уровня на 16 м), устье реки Северн (Великобритания – 14,5 м), порт Гранвиль (Франция – 14,7 м). Огромны ресурсы энергии ветра.

Причём ветровая энергия является наиболее рентабельной из всех альтернативных источников получения энергии. Число ветровых установок в мире составляет 20 тыс. В Северной Америке в 2001 г. мощность ветряных электростанций превысила 2000 МВт, в Западной Европе – 2300 МВт. Теоретический потенциал нашей планеты оценивается в 33 – 49 трлн. кВт/ч, а экономический (который может быть использован при современном развитии техники) – в 15 трлн. кВт/ч. Большинство стран уже начали постепенное освоение этого пока ещё нового вида энергоресурсов.

Однако степень освоенности гидроресурсов в разных странах мира различна (в целом по миру лишь 14 %). В Японии гидроресурсы используются на 2/3, в США и Канаде – на 3/5, в Латинской Америке – на 1/10, а в Африке – на 1/20 потенциала.

Бразилия получает 90,7 % энергии на ГЭС; Канада, Норвегия, Австрия, Новая Зеландия, Гондурас, Гватемала, Танзания, Непал, Шри-Ланка – 60 %, Россия и Китай – около 19 %, Индия и Франция – примерно 16 %, остальные страны не более 9 – 10 %. В России самые мощные каскады ГЭС построены на Енисее (Саяно-Шушенская и Красноярская), Ангаре (Иркутская, Братская, Усть-Илимская), Волге (Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Горьковская, Чебоксарская, Волжская, Саратовская, Волгоградская) и Каме (Камская, Воткинская, Нижнекамская). Гидроаккумулирующая электростанция в России лишь одна – Загорская (вблизи Москвы). Также всего одна геотермальная электростанция – Паужетская (на Камчатке). Там же начато строительство Мунтовской ГТЭС. Энергия приливов используется на экспериментальной Кислогубской ПЭС в Мурманской области.

В настоящее время из большинства действующих ГЭС мощностью более 1 млн. кВт свыше 50 % находятся в промышленно развитых странах.

Крупнейшими по мощности из действующих ГЭС являются: бразильско-парагвайская «Итайпу» на р. Парана (12,6 млн. кВт), Венесуэльская «Гури» на р. Карони (10,3 млн. кВт). В России крупнейшие ГЭС построены на р. Енисей: Красноярская и Саяно-Шушенская. За последние 20 лет резко возросло производство энергии на АЭС (в 10 раз). Со времени ввода в эксплуатацию первой атомной электростанции (1954 г СССР – г. Обнинск, мощность 5 МВт), суммарная мощность АЭС мира превысила 350 тыс. МВт. В настоящее время (на 1 января 2001г.) всего в мире действует 438 блоков мощностью 352110 МВт. Ещё свыше трёх десятков блоков находятся в стадии строительства.

Более 2/3 суммарной мощности всех действующих АЭС сосредоточено всего в нескольких странах – США, Франции, Японии, Германии, Великобритании и России. Причём только на долю атомных станций США приходится около 40 % суммарной мощности АЭС мира (104 блока мощностью 97336 МВт, 21 % производимой энергии). Огромную роль АЭС играют во Франции (59 блоков мощностью 63183 МВт производят 77 % энергии). На территории России в настоящее время эксплуатируются 10 АЭС (12 % от общего производства). В основном на современных АЭС используется уран. «Известные» ресурсы урана в мире в настоящее время оцениваются в 2,4 млн. т. Этого запаса достаточно для работы ныне действующих АЭС в течение 40 лет (этот прогноз не учитывает возможности повторного использования после переработки). Однако в связи с психологическим воздействием на население после аварий на АЭС в разных странах мира темпы развития ядерной энергетики заметно снизились, а в ТЭБ доля атомной энергии возможно даже будет снижаться. Главной причиной такой тенденции являются следующие проблемы: сложность решения ряда крупных технических проблем безопасности АЭС, утилизации радиоактивных отходов, консервации станций после завершения сроков эксплуатации.

Некоторые страны мира законсервировали свои программы развития атомной энергетики.

До сих пор идут споры о перспективах развития этой отрасли. 4.