ТЭС и АЭС_1 / Лекция 2

Лекция 2

Основные энергетические ресурсы, их состояние и запасы.

Потребление топлив и энергетических ресурсов непрерывно возрастает. Так, если с 1900 по 1970 годы человечество израсходовало около 250 млрд. т у. т., то за 30 лет с 1970 по 2000 израсходовали 450 млрд. т у. т. (3.5 млрд. т у. т. в год и 15 млрд. т у. т. в среднем). Некоторым странам уже не хватает своего органического топлива. Велики ли запасы топлива на Земле? Мы сейчас не мыслим своей жизни без электрической энергии и тепла. На­долго ли хватит человечеству топлива, горючего для получения энергии? Рост потребления и производства электрической энергии обусловлен, преж де всего ростом народонаселения. Население земного шара увеличивается более чем на 65 млн. человек в год.

Всё это, естественно, выдвигает задачу более быстрого роста произ­водства продуктов питания, повышения урожайности полей, увеличение поголовья скота, добычи рыбы, использования в пищу биологических продук­тов морей и океанов. Такой быстрый рост населения земного шара, особен­но в районах развивающихся стран Азии, Африки и Латинской Америки, тре­бует достаточно точного определения запасов горючего в недрах земли. К энергетическим ресурсам относят: ископаемое топливо, гидроэнергию, ядерное топливо, энергию ветра и солнечной радиации, геотермальную энергию, на долю стран СНГ (бывшая СССР) приходится свыше 30% нефтяных площадок мира, 45% запаса природного газа 55% запасов угля, 60% торфа. По запасам гидроэнергии они занимают 2-ое место в мире () по общим и в год по экономи­чески целесообразным, что составляет 11,5% мировых. По предварительным оценкам, общие запасы твердого топлива составляют порядка 17000 млрд. т^апасы, которые можно добыть современными спо­собами, составляют около 4000 млрд. т у. т. (около общих геологических запасов), что в 600 раз превышает современный уровень годового энергопотребления. В процентном соотношении это составляет 88,6% - уголь и 11,4% нефть и газ. Однако достоверные и изученные запасы составляют всего 5 - 10% от указанных общих запасов. Основная часть энергоресурсов сосредоточена в странах СНГ, а также в Северной и Центральной Америку.

Каменный уголь в большинстве стран продолжает оставаться основ­ным топливом ТЭС.

Основным ядерным горючим, использование которого в настоящее время достаточно хорошо освоено, является уран. Потенциальным сырьём для атомной энергетики является торий-232, который после обогащения мо­жет превратиться в изотоп урана-233.

Велики ли запасы урана? Уран широко распространён в природе, но как и уг­ля, железа, его в чистом виде нет. Промышленное ураносодержание руды имеют очень небольшую концентрацию - порядка 0.1-0.6%. Встречаются от­дельные месторождения с содержанием урана до 10%, но их очень мало и сами они не велики.

В земной коре урана много, но он почти весь находится в рассеянном состоянии. Он содержится в гранитах, базальтах, но концентрация его на­столько мала , что извлечение его оттуда в настоящее время экономически не эффективно.

Следует отметить, что запасы урана и тория в земной коре могут обеспечить человечество энергией на протяжении более 3 млрд. лет.

Есть ещё одна возможность обеспечить атомную энергию ураном. Из­влекать его из вод океанов, морей и озер. Установлено, что уран содержится в воде некоторых рек, озёр, где его концентрация достигает , водах морей и океанов , а в шахтных нефтяных и рудничных водах , даже . Огромные за­пасы урана делают природные воды перспективными источниками для его добычи.

1952-53 гг. впервые был осуществлён промышленный метод извлече­ния урана из природных вод, содержащие очень низкие концентрации . Извлечение урана из природных вод является более перспективным, чем переработка весьма бедных урановых руд. Общее содержание урана в водах океана составляет свыше 4 млрд. т. Но такая добыча пока еще не рен­табельна.

В России строятся АЭС преимущественно на тепловых нейтронах - это станции первого этапа. Эти АЭС, кроме выработки электроэнергии, создают топливную базу для ввода АЭС II поколения с реакторами на быстрых нейтронах. Эти реакторы должны обладать повышенным коэффициентом воспроизводства, который обеспечит необходимый для страны темп роста ядерной топ­ливной базы.

Энергетический потенциал России.

Россия унаследовала от СССР положение страны самой богатой энерге­тическими ресурсами органического топлива.

Располагая 2.8% населения, 12.8% территории мира, Россия имеет 11- 13%прогнозных ресурсов и около 5% разведанных запасов нефти, 42% ресур­сов и 34% запасов природного газа, около 20% разведанных запасов камен­ного угля и 32 % бурого угля. Суммарная добыча за всю историю использова­ния ресурсов составляет в настоящее время по нефти 20% от прогнозных из­вестных запасов и по газу 5%. Обеспеченность имевшихся в 2000 году уров­ней добычи разведанными запасами топлива составляет по нефти 22 года, по газу 81 год, а по углю и природному урану сотни лет. , ^

Существует резкая диспропорция между долей разных видов топлива в суммарных разведанных запасах и их долей в производстве энергоресурсов: на уголь и газ приходится менее четверти общих запасов , но они / обеспечивают свыше 80% производства, а уголь и природный уран при 76% запасов Долей лишь 13% поставок энергии.

Прогнозные ресурсы нефти России оцениваются в 44 млрд. т, газа в 127 трлн. куб. м. Ресурсы нефти расположены на суше (примерно ¾ ). Ресурсы га­за распределены поровну между сушей и водным пространством.

На долю Уральского и Cибирского округов приходится примерно 60% нефти и 40% ресурсов газа. Реально разведанные запасы угля составляют более 105 млрд. т. у. т. при общих балансовых запасах 200 млрд. т. у. т. Геологические запасы оцениваются в 4450 млрд. т.: из них бурые угли 51,2%, каменные угли 45,4%, антрацит - 3,4%.

Основные запасы коксующихся углей, сосредоточенны в Кузнецком бассейне. Его разведанный потенциал - 57,3 млрд. т у. т. Базовый для энергети­ки бурый уголь добывается в Канско-Ачинском бассейне.

Перспективы развития топливно-энергетического комплекса России.

На перспективу до 2020 года энергетической стратегией России преду­сматривается значительный рост производства первичных энергоресурсов, рост выработки электроэнергии и тепла.

Так, производство первичных энергоресурсов с 1418 млн. т у. т. (2000 год) возрастет до 1810 - 2030 млн. т у. т. (2020 год).

Выработка электроэнергии возросла с 878 млрд. кВт∙ч (2000 год) до 892 млрд. кВт∙ч к 2002 году. К 2020 году предполагается выработать 1215 - 1365 млрд. кВт∙ч.

Увеличение добычи нефти с 324 млн. т у. т. (379 млн. т в 2002 году) до 450 - 520 млн. т у.т. в 2020 году.

Увеличение добычи газа с 584 млрд. м³ в 2000 году (595 в 2002 г.) до 680 - 730 млрд. м³ в 2020 году. ..

Рост добычи угля с 258 млн. т у. т. 2000 году (263 в 2002 г.) до 375 - 430 млн. т у. т. в 2020 году.

Увеличение отпуска централизованного тепла с 1452 млн. Гкал в 2000 году (1437 млн. Гкал в 2002 г.) до 1720 - 1820 млн. Гкал в 2020 году.

Запасы урана.

Суммарное производство урана в 2020 году из известных месторожде­ний может составить 6,5 - 7 тыс. т при годовой потребности 10 -12 тыс. т. Разница будет покрываться за счет запасов на складах и повторного исполь­зования топлива с переходом на воспроизводство плутония в быстрых реак­торах.

Природные ресурсы урана оцениваются в размере 1 млн. т. В России эксплуатируются 30 ядерных энергоблоков на 10 АЭС с общей мощностью 22,2 ГВт. В их числе 14 ВВЭР, 11 РБМК, 4 ЭГП с канальными водографитовыми реакторами и 1 БН-600.

Выработка электрической энергии Российскими АЭС в 2002 году соста­вила 140 млрд. кВт∙ч, при КИУМ = 72%.

Доля атомной энергетики в настоящее время составляет 3,5% от по­требления всех топливно-энергетических ресурсов, 11% от установленной мощности и 16% от производства электрической энергии (21% в европейской части).

Производство электроэнергии на АЭС должно возрасти с 130 млрд. кВт-ч в 2000 году (140 в 2002 г.) до 300 млрд. кВт∙ч в 2020 году, производство тепла на АЭС должно возрасти до 30 млн. Гкал/год - оптимистический вари­ант. При умеренном варианте - до 230 млрд. кВт∙ч в 2020 году.

Комплексы АЭС - ГАЭС.

Потребуется увеличить мощность АЭС практически в 2 раза (темп соз­дания новых мощностей 2 ГВт/год).