В начале XXI в., как и в XX в., в основном реализуется простейшая схема обеспечения мирового энергобаланса путем увеличения добычи нефти, газа и угля. Проблемы истощения природных ресурсов и ухудшения экологической обстановки широко обсуждаются мировой общественностью и международными организациями энергетического и экологического профиля. Разрабатываются рекомендации по уменьшению потребления углеводородного сырья как по экологическим причинам, так и из-за исчерпания запасов. Активно пропагандируются возможности использования энергии ядерных реакций, ветра, Солнца, тепла Земли и других источников энергии.
Экологическая компонента становится жестким ограничителем объемов сжигания органического топлива. Поэтому наряду с эффективным энергосбережением требуется широкомасштабное получение энергии из новых источников, значительное увеличение КПД и улучшение экологических характеристик действующих и вновь сооружаемых энергетических установок, оборудования и др.
Глобальный спрос на энергию увеличивается стремительно (около 3% в год). При сохранении такого темпа к середине XXI в. мировой энергобаланс может возрасти в 2,5 раза, к концу века – в 4 раза. Увеличение потребностей в энергии обусловлено ростом мирового населения и улучшением качества жизни, развитием мировой промышленности, индустриализацией развивающихся стран. Многократное увеличение объема мирового энергобаланса неизбежно ведет к значительному истощению природных ресурсов. Для уменьшения этих негативных последствий огромное значение имеет энергосбережение, которое позволяет производить продукцию и полезную работу с гораздо меньшим потреблением энергии, чем в прошлом веке. В XX в. эффективно использовалось около 20% первичной энергии, в то время как новейшие технологии позволяют повысить коэффициент действия энергетических установок в 1,5-2 раза. По экспертным оценкам, реализация программ энергосбережения позволит сократить потребление энергии на 30-40%, что будет способствовать безопасному и устойчивому развитию мировой энергетики.
Потенциальные источники энергии в XXI в.
Анализ потенциала природных ресурсов Земли свидетельствует о том, что человечество обеспечено энергией на длительную перспективу. Нефть и газ обладают достаточно мощным ресурсом, однако этот «золотой фонд» планеты необходимо не только рационально использовать в XXI в., но и сохранить для будущих поколений.
Нефть. Мировая добыча нефти и газа будет непрерывно нарастать, хотя и с замедлением темпа роста. В отличие от прошлого столетия почти половину объема жидких и газообразных углеводородов прогнозируется получить из нетрадиционных типов природного сырья. В настоящее время из нетрадиционных источников (битумов, высоковязкой нефти, горючих сланцев) производится только 5% синтетической нефти и менее 1% газа (метан угольных пластов). Для широкомасштабного освоения нетрадиционных источников энергии потребуются как усовершенствование существующих технологий, так и создание способов разработки скоплений газогидратов и месторождений с низкопроницаемыми коллекторами. Кроме того, предстоит осваивать месторождения, залегающие на больших глубинах на суше и на море, что также приведет к многократному росту стоимости добычи.
В ближайшие десятилетия закончится эпоха «дешевых» углеводородов. Из месторождений в среднем по миру извлекается лишь 3035% запасов нефти, но при применении новейших технологий (компьютерные системы управления разработкой, многоствольное и горизонтальное бурение, закачка активных химических реагентов, перегретого пара и т.д.) коэффициент извлечения увеличивается в 1,5-2 раза.
В ноябре 2005 г. МЭА опубликовало доклад о состоянии мировой нефтяной отрасли и перспективах ее развития. Главный вывод этого доклада заключается в том, что если не будут увеличены инвестиции в развитие мировой добычи и переработки, то в ближайшей перспективе спрос на нефть превысит предложение и цена начнет стремительно расти. В руководстве большинства стран Ближнего Востока активно обсуждается вопрос о привлечении крупных иностранных инвестиций и транснациональных корпораций в нефтегазовый сектор. Постоянное увеличение цен на нефть снизит темпы развития экономик крупных стран – потребителей нефти, особенно лидирующих по росту потребления энергии, прежде всего Китая и Индии.
Суммарных выявленных и прогнозных запасов традиционной (около 500 млрд т) и синтетической нефти (более 700 млрд т) при годовой добыче 4-5,5 млрд т хватит на длительный срок. Но обеспечение растущих потребностей человечества в жидких углеводородах (с сохранением значительной части месторождений для будущих поколений) возможно только при широкомасштабном производстве по передовым технологиям синтетической нефти из битумов, сланцев и угля. По прогнозам, к концу XXI в. доля нефти, добываемой из традиционных и нетрадиционных месторождений, в мировом топливно-энергетическом балансе снизится по сравнению с современным уровнем в 2 раза (от 39% до 17%).
Газ. Суммарных выявленных и прогнозных запасов газа традиционных (520 трлн м), а также нетрадиционных месторождений – метана угольных пластов, залежей в битуминозных песках, сланцах и низкопроницаемых коллекторах, незначительной части ресурсов газогидратов (суммарная минимальная оценка 500-550 трлн м) – хватит более чем на 200 лет при годовой добыче 3-6,5 трлн м. Решение проблемы разработки залежей газогидратов в несколько раз увеличит запасы метана, что обеспечит мировое сообщество голубым топливом на несколько столетий. Но для промышленной разработки газогидратов потребуется создание уникальных технологий.
Производство жидких углеводородов непосредственно на месторождениях позволяет полностью утилизировать попутные нефтяные газы, успешно разрабатывать месторождения природного газа на море и в удаленных регионах. Расширяются межгосударственные и межконтинентальные газопроводные сети, прогнозируется многократное увеличение производства и мирового рынка сжиженного природного газа. Спрос на газ увеличивается так быстро, что уже к середине века значение газа будет так же велико, как и нефти.
Уголь. Уголь продолжит играть важную роль в мировой экономике, а его доля в мировом энергетическом балансе сохранится на уровне около 22%. Мировые доказанные запасы угля по своему энергетическому эквиваленту превышают суммарные запасы нефти и газа и обеспечивают современный уровень добычи (4,8 млрд т) в течение более 300 лет. В дальнейшем постепенно в промышленные категории будут переводиться огромные потенциальные ресурсы (по оценкам, более 4800 млрд т), которые при уровне добычи 1014 млрд т обеспечат угольную отрасль сырьем на 400-500 лет. Научно-технический прогресс приведет к широкому внедрению автоматизированных систем добычи угля с использованием новых механизмов и робототехники. Применение принципиально новых способов сжигания угля многократно сокращает выбросы в атмосферу вредных веществ и увеличивает коэффициент действия энергетических установок. Новыми направлениями в использовании угля являются обогащение и очистка сырья, водоугольные смеси, углехимическое производство синтетического жидкого топлива, аммиака, метанола, удобрений. По прогнозам, уголь останется одним из лидеров топливно-энергетического комплекса и его роль в мировом энергобалансе составит 20-22%. Громадные мировые запасы угля позволяют многократно увеличить добычу, что в значительной мере будет определяться темпами внедрения новых экологически чистых технологий сжигания угля.
Нефть, газ и уголь до конца XXI в. по-прежнему останутся базовыми элементами энергетики, их доля будет составлять около половины мирового энергобаланса. Рациональное использование невозобновляемых ресурсов – важнейшая задача мирового сообщества. В настоящее время нефть, газ и уголь используются преимущественно как топливо и только 4-5% их объема поставляется в химическую промышленность. В перспективе потребуется многократное увеличение производства продукции нетопливного назначения (синтетические материалы, удобрения и т.д.). Нефть и газ сохранят свои ведущие позиции не только как источники энергии, но и как важнейшее сырье для получения специальных материалов, необходимых для развития современной цивилизации. По прогнозам, к середине XXI в. в химической промышленности будет использоваться до 10% добываемых углеводородов, а к концу века – до 30%. Эти объемы следует исключать из мирового топливно-энергетического комплекса (соответственно увеличится нагрузка на другие энергетические отрасли).
Атомная энергетика. На атомных станциях (АЭС) вырабатывается около 16% мировой электроэнергии, а для многих развитых стран их доля превышает 60-70% . В настоящее время АЭС построены в 32 странах, причем около 70% мирового объема производства электроэнергии приходится на 5 из них (США, Франция, Япония, Германия и Россия). Формируется мировая ядерная программа, обеспечивающая единые нормы безопасности и предусматривающая контролируемый доступ развивающихся стран к ядерным технологиям в мирных целях. Расширяется международное сотрудничество стран-лидеров в мировой энергетике. В XXI в. изменится структура атомной энергетики. Получат развитие реакторы на быстрых нейтронах, а в будущем и термоядерный синтез, внедрение которых позволит не только многократно увеличить мощности ядерной отрасли, но и сделать ее максимально безопасной. Кроме того, применение реакторов-бридеров в 60 раз увеличивает эффективность использования урановой руды, что обеспечит ядерную энергетику ресурсами не менее чем на тысячу лет.
