![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Тема 2. Энергетические ресурсы
Энергия — всеобщая основа природных явлений, базис культуры и всей деятельности человека. В то же время энергия понимается как количественная оценка различных форм движения материи, которые могут превращаться одна в другую. По видам энергия подразделяется на тепловую, механическую, электрическую, химическую, ядерную и т. д. Возможная для практического использования человеком энергия сосредоточена в материальных объектах, называемых энергетическими ресурсами. Баланс производства электроэнергии в мире Тепловые электростанции (уголь, нефть, газ)..... 63% Из многообразия энергетических ресурсов, встречающихся в природе, выделяют основные, используемые в больших количествах для практических нужд. К ним относят органические топлива, такие, как уголь, нефть, газ, а также энергию рек, морей и океанов, солнца, ветра, тепловую энергию земных недр (геотермальную) и т. д. Энергоресурсы разделяют на возобновляемые и невозобновляемые. К первым относят энергоресурсы непрерывно восстанавливаемые природой (вода, ветер и т. д.), а ко вторым — энергоресурсы, ранее накопленные в природе, но в новых геологических условиях практически не образующиеся (например, каменный уголь). Энергия, непосредственно извлекаемая в природе (энергия топлива, воды, ветра, тепловая энергия Земли, ядерная), называется первичной. Энергия, получаемая человеком после преобразования первичной энергии на специальных установках — станциях, называется вторичной (энергия электрическая, пара, горячей воды и т. д.). В своем названии станции содержат указание на то, какой вид первичной энергии на них преобразуется. Например, тепловая электрическая станция (сокращенно ТЭС) преобразует тепловую энергию (первичную) в электрическую энергию (вторичную), гидроэлектростанция (ГЭС) - энергию воды в электрическую, атомные электрические станции (АЭС) - атомную энергию в электрическую; кроме того, первичную энергию приливов преобразуют в электрическую на приливных электростанциях (ПЭС), аккумулируют энергию воды — на гидроаккумулирующих станциях (ГАЭС) и т. д. Получение энергии необходимого вида и снабжение ею потребителей происходит в процессе энергетического производства, в котором можно выделить пять стадий: 1. получение и концентрация энергетических ресурсов: добыча и обогащение топлива, концентрация напора с помощью гидротехнических сооружений и т. д. 2. передача энергетических ресурсов к установкам, преобразующим энергию; она осуществляется перевозками по суше и воде или перекачкой по трубопроводам воды, газа и т. д. 3. преобразование первичной энергии во вторичную, имеющую наиболее удобную для распределения и потребления в данных условиях форму (обычно в электрическую энергию и тепловую). 4. передача и распределение преобразованной энергии. 5. потребление энергии, осуществляемое как в той форме, в которой она доставлена потребителю, так и в преобразованной. Если общую энергию применяемых первичных энергоресурсов принять за 100%, то полезно используемая энергия составит только 35—40%; остальная часть теряется, причем большая часть — в виде теплоты (рис.2) Потери энергии определяются существующими в настоящее время техническими характеристиками энергетических машин. Различные виды энергоресурсов неравномерно распределены по районам Земли, по странам, а также внутри стран. Места их наибольшего сосредоточения обычно не совпадают с местами потребления, что наиболее заметно для нефти. Больше половины всех мировых запасов нефти сосредоточено в районах Среднего и Ближнего Востока, а потребление энергоресурсов в этих районах в 4—5 раз ниже среднемирового. В этой ситуации важно создать оптимальные межгосударственные потоки энергоресурсов и продуктов их переработки и максимально использовать запасы энергоресурсов, расположенные вблизи от основных потребляющих районов. Концентрация потребления энергоресурсов в наиболее развитых странах привела к такому положению (рис.3), когда 30% населения в мире потребляет 90% всей вырабатываемой энергии, а 70% населения — только 10% энергии. При этом примерно 3/4 установленной мощности электростанций и мирового производства электроэнергии приходится всего на 10 наиболее промышленно развитых стран.
Структура первичного энергопотребления в России по видам энергоносителей в 1985-2009 гг., млн. т. н. э.
Рис. 3. Схемы использования энергии: а — механической энергии и теплоты, доставленных потребителям; б — энергетических ресурсов.
Наблюдается тенденция увеличения неравномерности потребления энергетических ресурсов. Так, свыше половины населения земного шара, проживающего в развивающихся странах, потребляют менее 100 кВт∙ ч электроэнергии, приходящейся на одного человека при среднемировом показателе, близком к 1500 кВт∙ ч. Рис. 4. Характеристики мирового потребления энергоресурсов: Э макс. и Э мин. - максимальное и минимальное потребление энергии на душу населения
Эти цифры характеризуют социальное неравенство, отраженное в неравномерности потребления энергоресурсов. Тенденция к увеличению неравномерности общего потребления энергии в странах иллюстрируется. Несовпадения мест сосредоточения и потребления энергоресурсов вызывают необходимость их транспортировки. Например, можно перевозить нефть и уголь от месторождений до крупных промышленных центров и городов и затем сжигать их на электростанциях, превращая электрическую энергию в тепловую. Возможен и другой вариант, когда электростанция сооружается вблизи месторождений топлива, а электрическая энергия передается по проводам к удаленным промышленным предприятиям и городам. Целесообразность передачи на расстояние тех или иных носителей энергии определяется их энергоемкостью, под которой понимается количество энергии приходящееся на единицу массы физического тела. Среди применяемых энергоносителей наибольшей энергоемкостью обладают изотопы урана и тория: 2, 22 ГВт∙ ч/кг (8∙ 1012 Дж/кг). Вследствие огромной энергоемкости ядерного топлива практически не существует проблемы транспортировки его на расстояние, так как для работы мощных энергетических установок требуются сравнительно малые его количества.
Таблица 1.
Органическое топливо вследствие его специфических свойств и исторически сложившихся условий пока остается основным источником используемой человечеством энергии. Мировые запасы органического топлива приведены в табл.1. Запасы топлива, имеющего различную энергоемкость, удобно выражать в условном топливе (под условным топливом понимают такое топливо, при сгорании 1 кг. которого выделяется 29, 3 МДж теплоты). Топливо по своей природе относится к невозобновляемым источникам энергии, так как оно запасено в далекие доисторические эпохи и практически не восполняется. Оценки запасов органического топлива колеблются в широких пределах в зависимости от учитываемых условий его залегания и возможностей добычи. Прогнозные, или геологические, запасы топлива, получаемые на основе теоретического предсказания, существенно больше. В табл.1. приведены округленные оценки запасов топлива на планете и соответствующие им периоды времени, в течение которых топливо может быть использовано полностью. При этом, если геологические запасы топлива принять за единицу, то достоверные запасы оказываются в 2 раза меньше, а запасы, которые можно извлечь с учетом современных технических и экономических возможностей, — в 4 раза меньше.
Рис. 5. Графики роста мирового продукта и энергопотребления
Потребление энергоресурсов быстро растет, что вызывается непрерывным увеличением мирового промышленного производства (рис. 4). Предполагалось, что к 2010 г. потребление энергоресурсов составит 160—240 тыс. ТВт-ч (что соответствует условному топливу массой 20—30 млрд.т).
Рис. 6. Графики изменения во времени мирового потребления различных энергетических ресурсов, выраженных в условном топливе. Мировых запасов энергоресурсов без учета возможностей ядерной и термоядерной энергетики, видимо, хватит еще на 100— 250 лет. Эти данные, конечно, ориентировочны, однако все же они дают некоторую картину будущего. На рис. 5 приведены данные о мировом потреблении важнейших энергоносителей. Общее мировое производство энергоресурсов, приведенных к условному топливу, в 2000 г. составило около 20 млрд. т. В его структуре ведущее значение имеют нефть и газ, доля которых составляет 3/5 всего производства энергоресурсов; 1/5 приходится на ядерное горючее; оставшуюся часть составляют твердые топлива (рис. 6).
Рис. 7. Структура мирового потребления топливно-энергетических ресурсов Значительные изменения в структуре мирового топливно-энергетического баланса произошли в 60-е годы. Увеличилось относительное потребление жидкого и газообразного топлива. Так, в 1970 г. доля нефти в общем мировом потреблении энергии составила 46%, а природного газа — 20 %. До конца предыдущего столетия основной прирост энергопотребления обеспечивался за счет природного газа, угля и ядерной энергии. В начале XXI века начинается увеличение доли возобновляемых источников энергии, таких, как энергия солнца, ветра, тепловая энергия земных недр и др. По предварительным оценкам, на долю таких источников энергии, включая ядерную приходится около 40% суммарного производства первичных энергоресурсов в России. Поэтому в нашей стране ведутся интенсивные теоретические и экспериментальные исследования по эффективному освоению практически неисчерпаемых возобновляемых источников энергии. Данные, оценивающие технические и экономические возможности использования энергии, меняются со временем. Поэтому прогнозы, построенные на основе этих данных, следует рассматривать как ориентировочные, которые должны периодически корректироваться. Интересно проследить эволюцию потребления различных видов энергии начиная с доисторических времен (рис. 7, а). Мускульная энергия человека и животных, иногда называемая «биологической» энергией, некогда была единственным источником энергии. В настоящее время она составляет величину, меньшую 1% от общего потребления энергии (на рис. 1.7 не показана). Доля мускульной энергии будет уменьшаться и в дальнейшем. Это свидетельствует о том, что высокий уровень развития производительных сил позволил человеку почти полностью переложить на машины усилия по изготовлению необходимой продукции. Для того чтобы машины могли выполнять такую работу, человек на основе познанных им и практически используемых законов природы должен был привести в действие огромные мощности, приложив их к средствам труда. Эти мощности современных орудий труда стали неизмеримо превышать ту максимальную мощность, которая могла быть получена за счет биологических источников.
Рис. 7. Характеристики энергетических ресурсов Земли и их использование: а — схема исторического изменения различных видов энергии, потребляемой человеком; б — диаграммы потребления различных источников первичной энергии в США; в — структура потребления энергоресурсов в СССР; г — структура использования в народном хозяйстве СССР органического топлива и ядерной энергии; д—прогноз мирового потребления горючих полезных ископаемых
Рис. 1.7. Продолжение Первыми источниками теплоты были различные органические остатки и древесина. Древесина на протяжении длительного периода, вплоть до XVI в., была основным энергоносителем. Впоследствии, по мере относительно быстрого освоения других, более энергоемких источников энергии (угля, нефти), сокращалось потребление древесины, использование которой в качестве энергоносителя до 2000 г. практически полностью прекращено. Среди доступных энергоресурсов наибольшая доля приходится на уголь (75—85%); значительны запасы нефти (10—15%) и газа (5—10%); все остальные энергоресурсы в совокупности составляют менее 2%. В начале XX в. уголь занимал наибольшую долю от всех используемых энергоресурсов. По мере увеличения потребности в нефти, газе доля угля в выработке электроэнергии уменьшалась. На рис. 1.7, 6 показана динамика потребления различных энергоресурсов в США, а на рис. 1.7, в — в СССР. Использование энергетических ресурсов для различных технических и технологических нужд в СССР иллюстрируется рис. 1.7, г. Начало 70-х годов характеризуется выравниванием потребления таких энергоресурсов, как уголь, нефть и газ, а в некоторых странах даже уменьшением (в абсолютных цифрах) добычи угля. Прогноз расходования мировых запасов органического топлива (рис. 1.7, д) неоднократно служил поводом Рис. 1.7. Продолжение для высказываемых в западных странах опасениях об «энергетическом голоде», «тепловой смерти» и т. д., якобы ожидающих человечество. Однако для таких мрачных предсказаний нет оснований. Напротив, можно полагать, что на смену органическому топливу, запасы которого действительно уменьшаются, придут новые эффективные источники энергии и в первую очередь ядерная энергия, получаемая при делении тяжелых и синтезе легких элементов. Органическое топливо будет применяться как ценное сырье для химической и фармацевтической промышленности. Разумное сочетание различных энергоресурсов и плановое развитие энергетики несомненно позволили бы избежать тех трудностей, приобретающих иногда катастрофический характер, которые возникли в начале 70-х годов в ряде стран. Эти трудности, получившие в западных странах и в США название энергетического кризиса, были вызваны многолетним хищническим использованием международными монополиями сырьевых ресурсов стран и континентов. Так, международный нефтяной картель, состоящий из семи монополий (пять из которых американские), практически полностью контролировал добычу нефти в странах Арабского Востока и прочно захватил доминирующие позиции на рынках государств — потребителей нефти. Этот картель в целях извлечения максимальных прибылей тормозил работы по использованию других видов энергии. В странах Западной Европы сокращалась добыча каменного угля, закрывались шахты, часто неоправданно придерживалось развитие атомной энергетики. Монополии, картели не останавливались ни перед какими средствами, чтобы сохранить свои позиции. В ряде стран, например, они давали огромные взятки, чтобы провалить законы о национализации энергетики (США) или дискредитировать и затормозить программу строительства атомных станций (Италия) и т. д. Ориентация энергетики на нефть, дававшая монополиям огромные прибыли, требует в перспективе значительного увеличения ее добычи. В то же время, начиная с 1973 г., страны — производители нефтистали требовать все большую долю прибылей: они повысили на нее закупочные цены и заявили о намерении держать прирост добычи нефти в определенных пределах, поставив тем самым развитыестраны перед необходимостью пересмотра их энергетической политики. При этом в некоторых планах предусматривалось развитие атомной энергетики. Однако, переориентация энергетической политики сопряжена со многими трудностями, такими, как необходимость получения ядерного топлива, потребность в дополнительных капиталовложениях (которые трудно изыскать в условиях перенапряженных бюджетов развитых стран), недоверие общественного мнения по обеспечению безопасности атомных электростанций, стимулируемое конкурирующими фирмами. Между тем, раздуваемая печатью (особенно США) тема энергетического кризиса явно преувеличена. Все соображения и данные о мировых запасах энергоресурсов следует рассматривать как приближенные, так как пока еще недостаточно изучены земные недра (обследована небольшая часть залежей на суше и практически не изучены ресурсы топлива под дном Мирового океана), имеется неудовлетворительного качества статистический материал о залегании энергоресурсов, в различных странах существуют разные методики учета запасов. В одних случаях исходят из общегеологических запасов, в других — из достоверных, подтвержденных геологической разведкой, в третьих—из запасов, которые могут быть извлечены исходя из экономических, географических, технологических и прочих условий. Общегеологические запасы топлива планеты оценивались специалистами примерно в 200 млн. ТВт∙ ч, а далее было показано, что с помощью современных технологических методов можно добыть при оправданных экономических затратах более 28 000 млн. ТВт∙ ч, что в 380 000 раз превышает современный уровень годовой добычи в мире всех видов топлива. Несмотря на быстрое расходование энергоресурсов, их потенциальные запасы по мере проведения разведки не уменьшаются, а увеличиваются. Значительная доля энергетических ресурсов расходуется на электростанциях для выработки электрической энергии, получившей в настоящее время широкое применение. Суммарная мощность электростанций в мире в настоящее время составляет примерно 2 млрд. кВт. На долю РФ приходится более 300 млн. кВт, что составляет 15% от мощностей электростанций мира или 16% от производства электроэнергии. В результате технического прогресса, совершенствования орудий труда, транспорта, использования научных достижений в практических целях человечество освоило огромные электрические мощности, составляющие примерно 8—10 млрд. кВт. Если считать, что энергетические установки в среднем работают с КПД, равным 0, 2, то для получения освоенной полезной мощности требуется извлекать природные энергетические ресурсы с мощностью, равной 40— 50 млрд. кВт (8/0, 2 = 40 и 10/0, 2=50). Потребляемая мощность в течение суток и года изменяется. Использование мощности характеризуется графиком, показанным на рис. 8
Рис. 8. График использования суммарной мощности энергетических установок
Заменяя реальный график условным прямоугольником равновеликой площади, получим расчетный параметр — продолжительность (время) использования максимальной мощности Тм и определим используемую в мире энергию. Ориентируясь на меньший показатель, получим
Э=40 млрд. кВт∙ 5000 ч = 200∙ 103 млрд. кВт∙ ч.
Выразим эту энергию в массе условного топлива. Так как 1 т такого топлива содержит энергию, равную 8000 кВт∙ ч, то, следовательно, для приведения в действие энергетических установок в течение года потребуется
200∙ 103 млрд. кВт∙ ч/8∙ 103 кВт∙ ч/т = 25 млрд. т.
Полагая, что нашу планету населяют 6 млрд. человек, получим, что средний расход энергетических ресурсов, приходящийся на долю каждого человека в течение года:
25 млрд. т/6 млрд. чел. = 4, 2 т.
Этот показатель следует считать ориентировочным, дающим общие представления о рассматриваемых процессах освоения энергетических мощностей и потребления энергии.
Инженеру-энергетику необходимо иметь хотя бы общее представление о мировых запасах топлива. Различные виды топлива имеют существенно разные энергоемкости, величины которых приведены в табл. 2.
Таблица 2
Рис. 1.9. Оценки мировых запасов угля: а — на различных континентах; б — перспектива использования
Уголь. Мировые геологические запасы угля, выраженные в условном топливе, оцениваются в 12 000 млрд. т, из которых 6000 млрд. т относятся к достоверным. Наглядное представление о мировых запасах угля и перспективах их использования дает рис. 1.9. Наибольшими достоверными запасами располагают РФ и США. Значительные достоверные запасы имеются в ФРГ, Англии, КНР и ряде других стран. Современная техника и технология позволяют экономически оправданно добывать лишь 50% от всех достоверных запасов угля. Разведанные запасы углей России очень велики, они достигают 193, 3 млрд т, составляя 18% мировых. Более значительными запасами располагают лишь США. На долю каменных углей и антрацитов приходится чуть менее половины (47, 6%) запасов; остальные запасы – на долю буры углей. В России почти 80% запасов углей находится в Сибири, в том числе более 70% – в Кузнецком, Канско-Ачинском и Тунгусском угольных бассейнах. В европейской части страны, где расположены Печорский, Донецкий и Подмосковный бассейны, находится чуть менее 9% разведанных запасов России, на Дальнем Востоке – около 10%. Более половины в разведанных запасах составляют высококачественные угли, с невысоким содержанием золы (до 15%) и серы (не более 1%). Более 20% в российских запасах (40 млрд. т) занимают коксующиеся угли, среди которых почти 20 млрд. т относится к особо ценным маркам; большая их часть (почти 60%) сконцентрирована в Кузнецком бассейне (Кемеровская обл.), около 20% – в Южно-Якутском бассейне в Республике Саха (Якутия), 11% – в Печорском бассейне Республики Коми и 9, 5% – в месторождениях Республики Тыва. Немалое число угольных месторождений находится в слабо освоенных регионах с суровыми природными условиями; это некоторые месторождения Тунгусского, Зырянского, Ленского и Южно-Якутского бассейнов в Якутии, месторождения Таймырского муниципального района, Магаданской области, Чукотского АО и Сахалинской области. Их разработка требует высоких производственных и транспортных затрат.
В 2007 г. Государственным балансом учитывалось 1688 объектов с запасами углей. В распределённом фонде недр находилось 396 месторождений, сосредоточенных в основном в Кузнецком и Канско-Ачинском бассейнах; угли их отличаются высоким качеством, запасы составляют 15, 1% разведанных запасов РФ. Объекты нераспределенного фонда, как правило, заключают угли, сопоставимые по качеству с углями лицензированных объектов, но отличаются сложными горно-геологическими условиями отработки и/или расположены в регионах с неразвитой инфраструктурой.
Основные угольные бассейны Угольный бассейн (тип углей*) Запасы, Добыча Качество углей млрд т в 2007 г., Содержание, % млн т золы серы
Кузнецкий К, Б 51 161, 8 10-16 0, 3-0, 8 Канско-АчинскийБ, К 79, 6 38 5, 8-15 0, 3-1 Печорский К, Б 7, 3 10 8, 5-25 0, 5-1 Донецкий К 6, 5 5, 35 10, 5-29 1, 8-4, 2 Южно-Якутский К 4, 56 11, 5 5-50 0, 3-0, 5 Иркутский К, Б 7, 6 8, 75 7-15 1, 5-5 Минусинский К 5 9, 7 6, 6-29, 7 0, 5-0, 6 Подмосковный Б 3, 3 0, 38 31 3-5 * К – каменный, Б – бурый
В 2007 г. в России осваивалось значительное количество угольных месторождений: велось строительство 81 угольного предприятия (34 шахт и 47 разрезов) общей проектной мощностью 57, 4 млн т/год. Большая их часть (40 предприятий) сооружалась в Кемеровской области, еще 22 – на других территориях Сибирского федерального округа. Динамика добычи угля в РФ с 1997г. по 2007г. (млн.т.)
Прирост разведанных запасов углей в результате геологоразведочных работ в 2007 г. составил 752, 9 млн. т; это произошло в основном в результате постановки на Государственный баланс запасов Сейдинского месторождения в Республике Коми, участка коксующихся углей Жерновский-1 в Кемеровской области и Побединской угленосной площади в Сахалинской области. Это позволило в полной мере компенсировать убыль запасов при добыче и даже в некоторой степени (на 265 млн. т, или на 0, 1%) увеличить по сравнению с 2006 г. количество разведанных запасов России. Предварительно оцененные запасы выросли на 219 млн. т, или почти на 0, 3%. Добыча углей в России ежегодно увеличивается; в 2007 г. она выросла по сравнению с 1997 г. более чем на 26%, однако по сравнению с уровнем 2006 г. – всего на 1, 5%. Россия по добыче углей остается на пятом месте в мире после Китая, США, Индии и Австралии. Большая часть углей извлекается в Кузнецком, Канско-Ачинском, Печорском и Южно-Якутском угольных бассейнах, дающих стране почти 77, 6% угля. В 2007 г. доля этих бассейнов в российской угледобыче увеличилась почти на 5%. Более 75% добытых в 2007 г. углей – каменные, доля бурого угля ежегодно сокращается. В 2007 г. по сравнению с 2006 г. производство бурых углей снизилось на 5%, тогда как добыча коксующихся углей выросла по сравнению с предыдущим годом на 4, 5%, а каменных углей для энергетики – на 3, 2%. Большая часть российской добычи углей сосредоточена в руках крупных угольных и металлургических компаний. Крупнейшим продуцентом является ОАО «Сибирская угольная энергетическая компания (СУЭК)», владеющая угледобывающими предприятиями в Красноярском, Приморском и Хабаровском краях, Иркутской, Читинской и Кемеровской областях, в Республиках Бурятия и Хакасия, а также активами в двух российских энергогенерирующих компаниях. На ее долю приходится почти треть российской угледобычи, эта компания входит в десятку лидеров мировой угольной промышленности. В последние годы в связи с ростом цен на коксующийся уголь интерес к угольным активам проявляют не только собственно угледобывающие, но и металлургические компании. В 2007 г. наиболее активными покупателями этих активов были сталелитейные компании. Дальность перевозки каменных углей из Сибири на Урал и в Поволжье и полная нерентабельность транспортировки на значительное расстояние рыхлых и высокозольных сибирских бурых углей, а также нерешенность задачи сверхдальней передачи электроэнергии заставляют обратить особое внимание на расширение площадей с энергетическими углями в старых углепромышленных районах и поиски новых месторождений на западе РФ. В этом отношении перспективны Донецкий и Печорский бассейны, обладающие реальными для освоения запасами энергетических углей. Каменный уголь состоит из остатков флоры, существовавшей на Земле задолго на нашего времени. В каменноугольный период жизни поверхность планеты была обильно покрыта растениями. Многие из современных растений, такие, например, как папоротники, в ту эпоху имели намного большие размеры. Каменный уголь образовался после отмирания растений и покрытия их осадочными породами. Растения в период жизни запасают химическую энергию, превращая за счет энергии солнечных лучей углекислоту и воду в растворимые углеводы, откладывая их в виде клетчатки в стволах и ветках. Белковые вещества в растениях получаются синтезом неорганических азотсодержащих веществ, поступающих из почвы, и органических веществ, выработанных за счет энергии Солнца. По выражению акад. П. П. Лазарева «...химическая энергия, запасенная в древесных породах, есть превращенная энергия Солнца». Если дерево сжечь в присутствии кислорода с образованием углекислоты, воды и первоначальных азотистых соединений, то полученная при этом теплота будет отвечать энергии, доставленной растению Солнцем. Среднее содержание различных элементов в каменном угле показано на рис. 1.10. Рис. 1.10. Примерный состав каменного угля
При сгорании каменного угля выделяется примерно 8, 14 кВт∙ ч/кг (29, 3 МДж/кг) энергии. Нефть. Оценка мировых запасов нефти в настоящее время представляет особый интерес. Это вызвано быстрым ростом ее потребления и тем, что во многих странах (Японии, Швеции к др.) нефть при производстве электроэнергии вытеснила уголь (в последнее время этот процесс приостановился). На транспорте за счет нефти в настоящее время удовлетворяется свыше 90% мирового потребления энергии. На начало 2004 г. мировые запасы нефти составили 189 млрд тонн, что почти на 23% больше, чем два года назад. В том и другом случае рост произошел из-за изменения оценок в одной отдельно взятой стране. В первом случае - в Канаде, где в категорию доказанных неожиданно были включены запасы битуминозных песков, во втором - в Иране. К началу 2003 г. мировые достоверные запасы нефти, по данным немецкого отраслевого объединения " Mineraloelwirtschaftsverband" (" MWV"), достигли рекордного уровня в 165 млрд. тонн по сравнению со 140 млрд. годом ранее. Причиной столь заметного их роста явилась переоценка запасов в Канаде. В условиях значительного роста цен в прошлом году и при использовании имеющихся технологий рентабельной стала разработка части ресурсов тяжелой нефти, содержащейся в битуминозных песчаниках и сланцах, что позволило увеличить оценку запасов в стране с менее 1 млрд. тонн до более чем 24 млрд. Таким образом, Канада, доля которой в глобальных запасах повысилась почти до 15%, в списке 10 наиболее богатых нефтью стран заняла второе место, оттеснив на третье Ирак (его доля превышает 9%). Лидером остается Саудовская Аравия, на которую приходится более 1/5 мировых запасов нефти. Из государств с наиболее высоким уровнем запасов только два не являются членами ОПЕК - наряду с Канадой также Россия, запасы которой превышают 8 млрд. тонн, что соответствует доле в 5%. Суммарная доля ОПЕК в глобальных запасах после выдвижения вперед Канады снизилась с 80 до 68%. Тем не менее на страны Ближнего Востока все еще приходится почти 60%. В то же время Америка смогла существенно повысить свою долю - с почти 15 до 26%. Удельный вес Западной Европы составляет около 2% (в том числе в Германии разведанные запасы исчисляются всего в 47 млн. тонн).
Достоверные запасы нефти по странам мира на начало 2003 года (млрд. тонн)
" MWV" указывает, что с учетом залежей тяжелой нефти в битуминозных песчаниках и сланцах, которые не могут рентабельно разрабатываться в современных условиях, ее общие ресурсы в мире во много раз больше достоверных. Россия обладает значительными запасами нефти, газа и руд металлов. По запасам нефти (по данным EIA: 48, 6 млрд. баррелей) Россия уступает только государствам Ближнего Востока и Венесуэле, а по запасам газа занимает 1-е место в мире (по данным EIA: 1, 7 трлн. куб. футов). До сих пор нефтяные компании работали лишь в некоторых ключевых районах, в частности на Урале и в Западной Сибири, в то время как огромные территории Сахалинского и Арктического шельфов, Тимано-Печорского бассейна и Восточной Сибири, где, по оценкам, возможно, также имеются значительные запасы, пока остаются неразведанными и неразработанными. Обеспеченность большинства российских нефтяных компаний подтвержденными запасами составляет не менее 15-20 лет, а издержки на разведку и разработку новых запасов взамен использованных, как правило, невысоки. Сырьевую базу нефтегазового комплекса России на современном этапе ее геологического изучения и промышленного освоения составляют 2734 нефтяных, нефтегазовых, газовых и газоконденсатных месторождений, которые открыты в недрах, а также на континентальном шельфе Российской Федерации. На долю России приходится 13-15% мировых текущих запасов нефти и газового конденсата и около 35% запасов газа. Разведанные извлекаемые запасы нефти в Российской Федерации оцениваются в 25, 2 млрд. тонн. По разведанным запасам и добыче нефти Россия занимает второе место в мире. Начальные суммарные ресурсы нефти составляют по суше 87, 6%, по шельфу - 12, 4%. Месторождения нефти расположены в 40 субъектах Российской Федерации. Наибольшие из них сосредоточены в Западной Сибири - 69%, Урало-Поволжье - 17%, на Европейском Севере - 7, 8% и Восточной Сибири - 3, 6%. Основные разведанные запасы нефти расположены в Уральском федеральном округе (66, 7%). Преобладающая часть запасов нефти России заключена в сравнительно небольшом количестве месторождений. Так, на месторождения с извлекаемыми запасами более 30 млн. тонн приходится 73% общероссийских запасов и около 76% добычи нефти. Оценки достоверных запасов нефти по своей природе динамичны. Их величина изменяется по мере проведения разведок новых месторождений. Геологические разведки, осуществляемые в широких масштабах, приводят, как правило, к увеличению достоверных запасов нефти. Все имеющиеся в литературе оценки запасов являются условными и характеризуют только порядок величин. Быстрый рост потребления нефти определяется в основном четырьмя причинами: 1) развитием транспорта всех видов и в первую очередь автомобильного и авиационного, для которых жидкое топливо пока незаменимо; 2) улучшением показателей добычи, транспортировки и использования (по сравнению с твердым топливом); 3) стремлением в кратчайшие сроки и с минимальными затратами перейти к использованию природных энергетических ресурсов; 4) стремлением в промышленно развитых странах получить возможно большие прибыли за счет эксплуатации нефтяных месторождений развивающихся стран. Несоответствие между расположением нефтяных ресурсов и местами их потребления или центрами производительных сил привело к бурному прогрессу в развитии средств транспортировки нефти, в частности к созданию трубопроводов большого диаметра (больше 1м) и танкеров большой грузоподъемности. Нефть представляет собой бурую жидкость, содержащую в растворе газообразные и легколетучие углеводороды. Она имеет своеобразный смоляной запах. При перегонке нефти получают ряд продуктов, имеющих важное техническое значение: бензин, керосин и смазочные масла, а также вазелин, применяемый в медицине и парфюмерии. Чтобы объяснить происхождение нефти, ученые пользовались результатами опытов, при которых производилось нагревание до высоких температур растений и остатков животных без доступа воздуха. В результате такого нагревания, называемого сухой перегонкой, образовывались углеводороды, сходные с углеводородами, заключающимися в нефти. Предполагалось, что в древние времена существовавшие и умершие флора и фауна были покрыты осадочными породами на дне морей и океанов, которые образовались при опускании земной поверхности. Можно допустить, что опускание земной поверхности происходило до больших глубин, где органические остатки под действием теплоты Земли превращались в нефть. Такое воззрение составляет основу биолого-геологической теории образования нефти, подтвержденной многочисленными исследованиями.
|