Розділ 1. Дослідження і аналіз сучасного стану паливно-енергетичного потенціалу

1.1 Розподіл і споживання енергоресурсів у світовій практиці

Енергоносії, як і більшість сировини, витрачаються і розподіляються в різних країнах і частинах нашої планети вкрай нерівномірно. Світове споживання енергії, одержуваної від комерційних енергоносіїв (вугілля, нафта, газ, вода і ядерне паливо), складає близько 9 млрд.т умовного кам’яновугільного палива (УКП). Приблизно 4/5 цих енергоносіїв витратили промислово розвинені країни на сході й заході, в яких живе, однак, лише 1/4 світового населення. У протилежність цьому на країни “третього світу”, де живе майже 3/4 населення землі, припадає близько 1/5 світового споживання енергії. Якщо розглядати споживання енергії на душу населення, то крайня нерівність стає ще очевиднішою; в середньому кожний житель Північної Америки споживає на рік 11т УКП, кожний громадянин ФРН – 6т УКП, люди в країнах “третього світу” – лише 0,5т УКП. Для багатьох країн Африки й Азії це значення ще менше (рис.1.1)[3].

Тільки споживання енергії західнонімецькими легковими автомобілями, що складає близько 40 млн.т УКП за рік, дорівнює загальному споживанню енергії більш ніж 300 млн. жителів Африки.

Слід очікувати, що високий рівень споживання енергії в промислово розвинених країнах вплине на розвиток “третього світу”: хоча експансивна стратегія і не вичерпає в найближчі десятиріччя запасів органічної енергетичної сировини, все ж для виробництва енергії доведеться звертатися до все більш дорогих джерел.

Частка в світовому споживанні енергії

Промислово розвинені Країни третього світу

країни (Захід і Схід)

81 %

19 %

Частка в світовому населенні

75 %

25 %

Річне споживання енергії на душу населення

Американець (США)

11 т УКП

Громадянин ФРН

6 т УКП

Мешканець «третього світу» 0,5 т УКП

Рис. 1.1 – Світове споживання енергії

(УКП – умовне кам’яновугольне паливо)

Доведеться добувати нафту з нафтоносних пісків і бітумінозних сланців з витратами, що явно перевищують сучасні світові ціни на неї. У всякому випадку, через структури використання джерел енергії, що мають бути освоєні, й при подальшому підвищені попиту на енергоносії в перспективі слід очікувати значного підвищення цін у світовій торгівлі енергією, хоча зараз нафта і газ є, мабуть, надлишки, і ціни на них сильно знижені. Отже, в перспективі й в країнах “третього світу” витрати на енергію зростуть, тим більше, що в цих країнах споживання енергії ще більше залежить від нафти, ніж у промислово розвинених. Так, 86 з 120 країн, що імпортують нафту, країни “третього світу” на 90% або більш покривають своє комерційне споживання енергії нафтою.

Чи вичерпаються джерела нафти в найближчі 30 років, чи такі прогнози малюють нам у чорному світлі лише захисники навколишнього середовища? Щоб з’ясувати це питання, слід, передусім, розрізняти два поняття: підтверджені резерви і всі ресурси, що можна видобути. Резерви включають запаси енергоносіїв, наявність яких вірогідно доведена, а кількість врахована відносно точно. Їх добування може проводитися за сучасними технологіями в недалекому майбутньому. Але, якщо б світ володів тільки резервами сирої нафти (близько 90 млрд.т), то при постійній щорічній світовій здобичі 2,8 млрд.т її запаси були б вичерпані протягом найближчих 30-40 років.

Поняття “ресурси” охоплює все наявне в світі паливо (природний газ, нафта, кам’яне і буре вугілля). До ресурсів належать енергоносії, наявність яких хоча і вірогідно доведена, але здобич яких вимагає нових, ще не розроблених технологій, а також ще не відкриті запаси палива, про наявність яких можна зробити висновок з результатів геологорозвідки. Ці цифрові дані мають частково спекулятивний характер і повинні завжди оцінюватися з цієї точки зору. Для звичайної нафти, тобто для нафти, що видобувається за сучасними технологіями, всі ресурси, що можна видобути, оцінюють в 30 млрд.т. Ще 450 млрд.т нафти, за оцінками Всесвітньої конференції з енергії, можна видобути з бітумінозних сланців і нафтоносних пісків, а також у результаті впровадження більш ефективних технологій, що дозволяють видобувати більшу частину наявної в родовищі сирої нафти.

Коли говорять про те, що запаси нафти скоро вичерпаються, то мають на увазі її резерви і не враховують ресурси, або виходять із сильно зростаючого споживання нафти. Якщо ж ми будемо враховувати ресурси в цілому, то зможемо стверджувати, що нафта в найближчі 30 років не вичерпається. Однак це ані якою мірою не виправдовує продовження колишнього транжирування цінного енергоносія, придатного до використання головним чином як сировини, тому що при зростанні споживання збільшується не тільки вартість видобутку але і навантаження на навколишнє середовище, особливо, якщо доведеться розробляти ресурси бітумінозних сланців і нафтоносних пісків.

На який час вистачить резервів енергії у вигляді не відновлюваних енергоносіїв, залежить як від розмірів родовищ, так і надто істотно від того, чи буде рости і далі споживанні енергії, або ж його вдасться стабілізувати. За даними Всесвітньої конференції з енергії при незмінному в світовому масштабі споживання окремих енергоносіїв резервів вугілля вистачить ще приблизно на 350 років, резервів нафти – на 30 років і резервів газу – приблизно на 50 років. Якщо враховувати при цьому також ресурси енергоносіїв, то при постійному споживанні вугілля вистачить приблизно на 2000 років, нафти (звичайна нафта, нафта з бітумінозних пісків і горючих сланців) – приблизно на 300 років. Газу нам вистачить на найближчі 200 років. Однак, якщо споживання енергії буде рік від року зростати, то ці запаси дуже швидко розтануть. При щорічному прирості споживання 4% запаси вугілля (ресурси), що можна видобути, вичерпаються менше ніж за 110 років, всі запаси нафти підійдуть до кінця в 40-і роки майбутнього сторіччя, а запаси газу закінчаться ще на 10 роки раніше.

Поряд з величезними руйнуваннями навколишнього середовища, зв’язаних з кліматичними змінами і зумовленими ними катастрофами, такі експансивні енергетичні стратегії тягнуть за собою й інші численні ризики: навіть при зростанні споживання енергії менше 4% залежність багатьох країн від імпорту нафти і інших енергоносіїв сильно зросте, що при політично зумовлених кризах постачання у видобувних країнах викличе небезпеку інтервенції країн, що імпортують нафту.

Так, наприклад, колишній американський державний секретар Кіссинджер цілком відкрито погрожував “війною за нафту”, і деякі німецькі політики також демонстрували високий ступінь готовності до інтервенції.

Навпаки, послідовна політика раціонального використання енергії не тільки допомогла б ощадливо витрачати запаси палива і зберегти навколишнє середовище, але і сприяла б зменшенню небезпеки війни за джерелами сировини.

Майже вся електроенергія, що відпускається і розподіляється через мережу державного енергопостачання за групами споживачів, вироблена на конденсаційних електростанціях. Конденсаційні електростанції лише малу частину використаної первинної енергії перетворюють в електроенергію. У середньому брутто – КПД цих електростанцій складає 38%. Однак з цього брутто – КПД потрібно ще врахувати електроенергію, необхідну для роботи обладнання електростанцій (насоси, вугільнопомольні млини і т.п.). Якщо враховувати ще і мереживі втрати, то виясниться, що з використаної первинної енергії до споживача доходить тільки 34%. КПД електроенергії, що застосовується для опалення значно нижче, ніж КПД при всіх інших технологіях опалення. До того ж, викиди, віднесені на кіловат-годину корисної енергії дуже високі, бо, по-перше, необхідно використати великій обсяг первинної енергії, по-друге, на електростанціях застосовується “брудне” пальне, наприклад, буре або високозольне вугілля, важкий мазут або збагачений уран.

Хоча 50% сучасної потреби можна задовольняти за рахунок теплоелектроцентралей, фактична частка виробленої енергії в загальному нетто-споживанні складає менше 4%.

Енергетичний баланс елекроенергогосподарства, таким чином, надто і надто незадовільний. Оскільки КПД конденсаційних електростанцій вряд чи можна підвищити, перетворення енергії повинно бути орієнтоване на раціональне використання при виробництві електроенергії тепла, що утвориться. Оскільки для великих електростанцій через велику кількість тепла та їхнього розташування вдалині від міст це нерентабельно, будівництво нових великих конденсаційних електростанцій необхідно припинити або обмежити [3].

Використання електроенергії споживачами,

що включаються тільки вночі

Коли підприємство енергопостачання для збільшення збуту посилаються на екологічну безпеку опалення акумуляційними електропечами, вони грають “крапленими картами”. Так, наприклад, акціонерне товариство Баденверк для визначення емісії (викид шкідливих речовин на кіловат-годину) виходить з того, що “70% електроенергії виробляється на атомних електростанціях з невеликою емісією і гідростанціях без емісії”. Однак електроенергія для акумуляційних електропечей, що включаються тільки вночі, виробляється майже винятково електростанціями, працюючими на вугіллі. Бо період опалення обмежений зимовими і перехідними місяцями, електроенергія, що використовується для опалення, не відноситься до базового навантаження (тобто до енергії гідроелектростанцій, електростанцій, які працюють на бурому вугіллі, або атомних електростанцій).

Спостерігаються добові коливання попиту на електроенергію на прикладі річного і зимового дня. Виробництво електроенергії на електростанціях повинно постійно відповідати попиту. Для цього використовуються різноманітні типи електростанцій, придатні для чітко певних цілей. Так, наприклад, електроенергія для задоволення основних потреб, наявних влітку, так і взимку, як у день, так і вночі, виробляється на так званих базових електростанціях. Ці електростанції (гідроелектростанції, атомні електростанції, які працюють на бурому вугіллі) відрізняються високими капітальними вкладеннями, низькими витратами на паливо і експлуатацію. Їх завжди прагнуть, раз вони побудовані, використати в першу чергу, оскільки експлуатаційні витрати для них мінімальні.

Напівпікові електростанції працюють здебільшого взимку. Влітку, коли попит на електроенергію нижче, частину з них зупиняють – довше, ніж це необхідно для ремонту і технічного обслуговування.

Пікові електростанції (які працюють на рідкому паливі і газі) мають у порівнянні з базовими набагато менш капіталовкладень, але потребують дорогого палива. Тому вони використовуються для виробництва електроенергії при короткострокових піках попиту і водночас служать як резервні. Якщо виникає підвищений попит на електроенергію ночами в опалювальний період, як це буває через додаткове підключення акумуляційних електропечей, ця електроенергія виробляється, як правило, напівпіковими електростанціями, які працюють на кам’яному вугіллі, бо всі готові до експлуатації базові електростанції вже виробляють електроенергію.