2.13. Энергетика и окружающая среда. Проблемы энергетики

2.13.1. Виды природных ресурсов

Единицы измерения приведенных в разделе величин:

Мега - М = 10⁶ ; Гига - Г = 10⁹ ; Тера - Т = 10¹² ; Пэта - П = 10 ¹⁵ ; Экса - Э = 10 ¹⁸ .

Под природными ресурсами понимают природные объекты, которые используются человеком и способствуют созданию материальных благ. Исчерпаемые ресурсы – те, которые могут быть исчерпаны в ближайшей или отдаленной перспективе. Обычно ресурс считают исчерпанным, когда его добыча и использование становится экономически невыгодным. К неисчерпаемым относятся те ресурсы, которые можно использовать неограниченно долго. Классификации ресурсов приведены на рис. 2.1.

Разведанные запасы невозобновимых ресурсов, т.е. количества, которые могут быть добыты из недр при современных технологиях, почти на два порядка меньше геологической оценки их суммарного содержания в земной коре.

Преобладающая масса содержится в рассеянных месторождениях горючих сланцев, где концентрация углеводородов ниже 3 %. Реальные эксплуатационные запасы в два-три раза меньше разведанных. Доступные запасы нефти и газа примерно на два порядка превышают их современное годовое извлечение, запасы угля — на три порядка. Соотношение энергии используемых угля, нефти и газа в настоящее время близко к 35 : 43 : 22.

Рис. 2.1. Классификация природных ресурсов по их исчерпаемости

Рис. 2.2. Классификация минерально-сырьевых ресурсов

Решающее влияние на объем добычи топлива оказывает пока еще не конечность запасов, а растущий спрос и политика цен. Месторождения ископаемых топлив расположены неравно­мерно.

Но 1/3 потенциальных мировых запасов угля и газа и более 20 % нефти находятся в России. Почти 35 % нефти и около 17 % газа сосредоточено на Среднем Востоке. Большими по­тенциалами угля, газа и нефти богата Северная Америка. Эти три региона располагают почти 70 % разведанных мировых запасов ис­копаемого топлива. Еще не полностью оцененные большие поля месторождений нефти и газа расположены в районах континен­тального шельфа и континентального подножия морей Северного полушария.

Весь потенциал ископаемых (невозобновимых) топлив, конечно, колоссален по масштабам человеческой энергетики, но его реальная доступность даже в будущем вряд ли превысит доли процента. А по масштабам земного бюджета солнечной энергии (2,5 млн ЭДж/год (Э – экса) = 2,510 ¹⁸ млн Дж/год) этот потенциал не так уж велик: он немного превышает четырехлетний приток. Следует, однако, помнить, что земные запасы угля, нефти и газа сложились за несравненно большее время, минимум за 200—250 млн лет. Поэтому топливо, на образование которого в палеозое уходило несколько тысяч лет, мы сегодня сжигаем за год.

Энергетика определяет экономический потенциал государств и благосостояние людей, она же оказывает наиболее сильное воздействие на окружающую среду, экосистемы и биосферу в целом.

Самые острые экологические проблемы (изменение климата, кислотные осадки, всеобщее загрязнение среды и т.д.) прямо или косвенно связаны с производством либо с использованием энергии. Энергетике принадлежит ведущая роль не только в химических, но и в других видах загрязнения: тепловом, аэрозольном, электромагнитном, радиоактивном. Поэтому от решения энергетических проблем зависит возможность решения основных экологических проблем.

Энергетика – отрасль, развивающаяся невиданно быстрыми темпами (сравните: численность населения удваивается за 40 – 50 лет, а производство и потребление энергии каждые 12-15 лет).

В настоящее время энергетические потребности обеспечиваются в основном за счет трех видов энергоресурсов: органического топлива, воды и атомного ядра. Энергия воды и атомная энергия используются человеком после превращения в электрическую.

В то же время значительное количество энергии, заключенной в органическом топливе, используется в виде тепловой и только часть ее превращается в электрическую.

Однако и в том, и в другом случае высвобождение энергии из органического топлива связано с его сжиганием, а следовательно, с поступлением продуктов горения в окружающую среду.

За счет сжигания топлива (включая дрова и другие биоресурсы) в настоящее время производится около 90 % энергии.

В промышленно развитых странах нефть и нефтепродукты используются в основном для обеспечения нужд транспорта (в США в 1995 г. нефть в общем энергобалансе составляла 44 %, а в получении электроэнергии – только 3 %). Для угля противоположная закономерность: при 22 % в общем энергобалансе он является основным в получении электроэнергии (52 %) (в Китае около 75 %). А в России преобладающий источник получения электроэнергии – природный газ (около 40 %), уголь – 18 %, доля нефти не превышает 10 %.

В мировом масштабе гидроресурсы обеспечивают получение около 5 – 6 % электроэнергии (в России 20,5 %), атомная энергетика дает 17 – 18 % электроэнергии. В России ее доля близка к 12 %, а в ряде стран она является преобладающей (Франция - 75 %, Бельгия – 58 %, Швеция – 46 %, Япония – 35 %, США – 19 %, в целом по странам Западной Европы – около 30 %).

В XX в. технический прогресс сопровождался стремительным ростом энергоемкости различных нужд человека и в настоящее время в развитых странах, несмотря на идеологию и практику энергосбережения люди буквально купаются в энергии. За 100 лет удельные затраты энергии на кондиционирование среды и приго­товление пищи увеличились в 8-10 раз, на перемещение (1 чело­веко- или тонно-километр) — в 15—20 раз, на производство 1 т пшеницы - в 100 раз.

Известно, к каким глубоким изменениям в мировой эконо­мике привел энергетический кризис 70-х годов и повышение цен на нефть. Резко изменилось отношение темпов прироста потребления энергии и валовых национальных продуктов ВНП). С 1970 по 1985 гг. энергоемкость ВНП США снизилась на 71 %, Франции - на 70 %, Великобритании - на 72 %, Японии ~ на 78 %. Это, однако, не означало снижения потребления энергии. Оно продолжало расти.

В данной исторической ситуации экономика России оказалась менее эластичной: энергоемкость национального дохода СССР за тот же период снизилась только на 15 %. В результате в середине 80-х гг. на единицу национального дохода мы тратили топливных ресурсов в 4,5 раза больше, чем США, и в 6 раз больше, чем Япония. Правда, значительная часть этой разницы неизбежна и обусловлена климатическими условиями России. Жесткость климата эффективной территории Финляндии, Норвегии, Исландии и Канады заметно меньше, чем в России.

Рассмотрим основные экологические последствия современных способов получения и использования энергии.