Нефтегазовая промышленность и топливно-энергетический комплекс


Перспективы развития энергетики



жүктеу 3.85 Mb.
бет7/22
Дата29.08.2018
өлшемі3.85 Mb.
түріУчебно-методический комплекс
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   22

2.2. Перспективы развития энергетики

Академик П.Л. Капица говорил: ”Сейчас ни у кого не вызывает сомнения, что уровень материальной культуры человечества, в первую очередь, определяется созданием и исследованием источников энергии. Развитие энергетики приводит к улучшению экономических и социальных условий жизни населения и, поэтому, необходимо увязывать эти два процесса. При нынешних темпах роста народонаселения к 2020 году ожидается (8÷10) млрд. чел, в середине XXI века - 16 млрд. чел и к концу XXI века - 40 млрд. чел (может и меньше, т.к. население развитых стран стабилизируется). Потребление первичной энергии в мире достигает 2,33 трлн. кВт - 10,31 трлн. кВт/чел; в промышленно развитых странах - 6,4 трлн. кВт/чел, в развивающихся - 1 трлн. кВт/чел (США - 11000 кВт•ч; Россия - 5000 кВт•ч). Принимают, что к началу XXI века на человека будет приходится 3÷4 трлн. кВт/чел, общая выработка энергии составляет 21 трлн. КВт, прирост - около 10 трлн. Вт. Обеспечивается он в основном за счет традиционных источников - нефть - 40%; газ- 17%; уголь - 25%; гидро - 12%; АЭС - 2%; прочие - 15%. При рассмотрении вопросов энергетики в настоящее время в глобальном масштабе необходимо учитывать и экологические последствия, ибо жить человечество может лишь в строго определенных условиях, а развитие техники, в первую очередь, энергетики, уже оказывает заметное влияние на климат планеты в целом.

Усиленно развивается централизованное теплоснабжение (40%). В Финляндии, например 140 компаний централизованного снабжения, причем 60% тепла производится одновременно с выработкой электроэнергии (рекордный показатель в мире в России - 30%). Резко возросло потребление электроэнергии с 1980 по 2000 г. - в 2 раза (во Франции - в 1,65 раз, Япония – в 1,4 США - в 1,35 раз). Таким образом, наиболее характерным в развитии энергетики является для США переход к энергосберегающим технологиям, хотя собственно энергетика тоже не стоит на месте - увеличение использования угля, сокращение в энергетике нефти; в Финляндии, бедной энергоресурсами, наблюдается резкое увеличение доли атомной энергетики и использование своих (ограниченных и не очень эффективных) ресурсов - и в первую очередь, торфа.


2.2.1. Энергетическая стратегия России

В нашей стране была одна долгосрочная программа развития энергетики “План ГОЭЛРО”, принятая в 20-е годы, и в 1983 г. принята “Энергетическая программа СССР до 2000 г. и на перспективу”.

По этой программе предусматривалось два этапа: до 2000 г. и после. Её основные разделы следующие. 1. Экономия топливно-энергетических ресурсов. 2. Создание энергосберегающих технологий. 3. Рост добычи природного газа. 4. Увеличение добычи угля. 5. Форсированное развитие ядерной энергетики, электрификации страны и др.

На 1 этапе реализуются следующие направления: энергосбережение, увеличение угледобычи, АЭС, нефтеотдача пластов, синтетическое жидкое топливо; на 2 этапе: стабилизация добычи газа, рост добычи угля в открытых бассейнах, создание установок ЛТС. Но за пять лет, с одной стороны, оказалось, что планы, которые намечены, по развитию угольной промышленности, не выполнены, с другой стороны, авария на Чернобыльской АЭС, землетрясение в Армении (закрыта Армянская АЭС) заставили пересмотреть темпы развития АЭС у нас в стране, хотя этот процесс - переосмысление эксплуатации АЭС - характерен для большинства стран. В 1989 г. отказались от строительства Крымской АЭС. МИРЭК и МИПСИ (международный институт прикладного системного анализа) прогнозируют, что рост использования нефти и газа будет составлять 20%, а недостающие 80% будут покрываться за счет других источников (например, за счет ГЭС).

В настоящее время перспективно и реально можно получить 0,3% за счет энергии солнца, ветра. Весь остальной прирост энергетики необходимо обеспечивать за счет угля и АЭС. Тенденции развития мировой энергетики наиболее развитых стран, сдвиги, которые происходят в народном хозяйстве страны, заставили по - новому взглянуть на прежние приросты в развитии энергетики и пересмотреть коренным образом принятую не так давно энергетическую программу, так как 20 лет назад упор в основном делался на развитие нефтяной промышленности и экспорт нефти.

Экспорт нефти годы приносил свободно конвертируемую валюту. Экспорт принимали за благо, считая, что нефти у нас много, а НТП может привести к тому, что появятся новые, неисчерпаемые источники энергии, а богатейшие месторождения останутся неиспользованными. Особенно возросли поставки нефти после нефтяного кризиса 1973÷1974, когда резко, почти в 10 раз, увеличилась цена на нефть - появилась возможность получить “свалившуюся валюту” и это стимулировало наращивание экспорта нефти (по прогнозам цена должна была еще увеличиться), что воодушевляло сторонников увеличения экспорта. Доходы от продажи предназначались для покрытия недостатков сельского хозяйства, машиностроения. В 70-е годы СССР становится крупным экспортером нефти и одновременно импортером продукции сельского хозяйства, машиностроения, потребительских товаров. Вместе с тем в (70÷85) г. темпы роста капвложений в нефтяную и газовую промышленность резко, в (3÷5) раз, увеличиваются, по сравнению со всем народным хозяйством, а доходы от продажи энергоресурсов уже стали тратиться не на развитие наукоемких отраслей, как в других странах, а расходовались, помимо уже сказанного и на оборудование для нефтяной и газовой промышленности, т.е. энергоресурсы отвлекали средства на себя - это привело к несбалансированности экономики. А нефть давалась все трудней и капвложения шли, в основном, на поддержание уже достигнутого уровня добычи, и все же она уменьшилась. В настоящее время эта тенденция пересмотрена и в перспективную энергетическую программу заложены иные подходы.

В мае 1995 года в России подписан указ “Об основных направлениях энергетической политики и структурной перестройки топливно-энергетического комплекса Российской Федерации на период до 2010 года”. Этим указом утверждена разработанная под руководством Минтопэнерго наследница “Энергетической программы СССР” - программа “Энергетическая стратегия России”. Новая стратегия - действительно во многом нова. Правда, установка “перекрутиться” сохранилась. Только теперь не на угле и атоме, а на газе. За счет его форсированной добычи и экспорта – изменить структуру остальной топливной промышленности. Мера вынужденная, но это, видимо, наименьшее зло. Главное же - ставка на энергосбережение, которое названо “высшим приоритетом энергетической политики”. И это прекрасно. Но... темпы снижения энергоемкости экономики намечены, если учитывать наши реалии, прямо фантастические: 5% в год, как в послевоенной Японии. В результате к концу века должно сберегаться до 470 млн. т условного топлива ежегодно (грубо говоря - нынешний объем добычи нефти). Реально ли? Ведь настоящая, серьезная экономия - это не современное выключение станков и глушение моторов.

Это разработка и внедрение энергосберегающих технологий в сотнях отраслей, снижение энерго - и материалоемкости тысяч видов продукции. Одним словом, большая экономия - большие затраты; и участие большой науки, так или иначе, планы освоения возобновляемых ресурсов на этом фоне и в новой программе выглядят бледно. Между тем по прогнозам экспертов компании “Шелл” (предсказавшей, “нефтяной кризис” 1973г.), эти ресурсы будут доминировать в мировом производстве энергии к 2050 г. При сопоставлении с потреблением энергии и услуг в США оказывается, что мы отстаем в (3,5÷5) раз. В транспортных услугах на 1000 семей в США - 560 авто; ФРГ - 350; в России - 50. Если же не развивать энергетику, то мы естественно даже не приблизимся к такому показателю, как бытовые условия (в США на душу населения приходится 45-50 м 2, а мы стремимся к цифре 25 м 2).

Планируется 1 трлн. м3 газа добывать уже к 2005 г., но не следует забывать об угле и АЭС. Создается материально-техническая база по использованию альтернативных источников, планируется вложить в них в 20 раз больше, чем сейчас, и тогда к 2005 г. их суммарная мощность составит (20÷25) млн. т.у.т. или 1%, а на следующее десятилетие - до (50÷60) млн. т.у. и т.д., пока они не окупятся. Развитие идет в направлении роста концентрации используемой энергии: дрова - 0,35; уголь - 0,7÷0,8; нефть - 1,4; ядерное сырье - (2,4÷2,8) т.у.т. Сейчас в ТЭК работает 6,5 млн. чел., это - 20% от всех работающих. Президент Научно-исследовательского института “ТОРЭИ” Тадео Моримото (Япония) проанализировал положение в советской экономике, и оказалось, что у нас огромные непроизводственные затраты, потери ресурсов и готовой продукции. Так, в 1986 г. было произведено 160 млн. т металла, а выпущено готовой продукции 120 млн. т (годовой объем КНР). В металлургии на 1 т стали затрачивается на 62% больше энергии, чем в Японии. Если только в металлургии использовать прогрессивные технологии, то, это позволит экономить 12,5% энергоресурсов, что даст возможность отказаться от АЭС, а расширение экспорта топлива за счет этого может дать доход в 4 млрд. долларов.

Самое серьезное противоречие заключается в том, что с 70-х годов Япония перешла на энергосберегающие технологии, в то время как Россия продолжает прежний курс - увеличение добычи сырья (нефти, газа, угля) и растрачивает свои огромные ресурсы. Это связано с требованием нефте-экспорта, а нарастающие трудности с его добычей побудили Россию искать пути поддержания энергобаланса не в сбережении, а в ядерной сфере, и можно сказать, что катастрофа в Чернобыле явилась следствием поспешной политики увеличения производства атомной энергии.

Объем производства энергии в России составляет 60% от США и в 2 раза больше, чем в Японии. Например, на 1 января 1987 г. в СССР действовало АЭС 43 блока мощностью 30,3 млн. кВт (15 электростанций), в Японии 32 мощностью 24,5 млрд. кВт, причем, более половины построены после 1980 г. Себестоимость энергии на АЭС в Японии только сейчас сравнялась с угольными и невозможно объяснить, почему Россия упорно держится за АЭС, располагая более дешевым углем, чем в Япония.

Таким образом, из рассмотрения энергобаланса мира, развитых стран и путей развития энергетики можно выделить наиболее рациональные пути развития. На первом этапе, в настоящее время, выбора практически нет. Выход - в увеличении использования газа в энергетике, а следовательно, в росте его добычи.



2.2.2. Перспективы энергетической промышленности

Общие запасы нефти и газа в России составляют около 40% от мировых. Если учесть еще крупные скопления метана в твердой фазе (газогидратные), а они приурочены к охлажденным разрезам на глубине (200÷1000) м, то запасы газа резко возрастают. Добыча газа составляла в 1988 г. - 767 млрд. кубометров; в 1990 г. – (835÷850) млрд. кубометров, а к 2005 г. - 1 трл. кубометров. От общего объема добываемого газа на долю России приходится 37%, в США-25%, а всего в мире добывается газа в размере 2190 млрд. т.у.т. Предусматривается комплексное освоение месторождений Ямала с извлечением ценных компонентов. В 1986 г. в мире добывалось всего 10,6 млрд. т.у.т, из них газа - 20%; нефти - 38%; угля - 30%; АЭС и др. -12%; в СССР нефти - 32%; угля - 26%; газ - 35%; АЭС - 7%; в США нефти 41%; угля - 27%; газа - 22%; АЭС - 10%.

Нефть следует перерабатывать значительно лучше. Из нее можно извлекать серу, водород, металлы и т.д., для глубокой переработки в качестве топлива использовать попутный газ, предварительно извлекая из него водород. Увеличивая содержание водорода в нефти с 12÷13 до 14%, можно резко повысить качество нефти. Для гидратооблагораживания 1 тонны нефти требуется (15÷20) кг водорода и катализатора, с установкой автоматизированного блока прямо на месторождении.
Несколько слов о угле. В России планируется резкое увеличение добычи угля в Кузбассе, т.к. производительность труда шахтера в Донбассе на 25% ниже, стоимость добычи 1 тонны угля в Кузбассе - 23 руб, а в Донбассе - 60 руб. К 2005 г. предусматривается добывать в Кузбассе в (210÷215) млн. т и к 2010 г. – (260÷270) млн. т угля, т.е. практически на 30% от всей добычи страны. В Кузбассе 240 млрд. т угля находится не глубже 60 м и можно вести добычу открытым способом, да и толщина пластов в этих месторождениях выше 1,5 м. Для транспорта угля из Кузбасса предлагается построить специализированные железные дороги. Не следует, правда, забывать, что уголь весьма вреден технологически. При его сжигании в атмосферу выбрасывается 150 млн. т оксидов серы, 50 млн. т оксидов азота и увеличивается содержание СО2 в атмосфере, что приводит к усилению парникового эффекта.

Развитие атомной промышленности может привести к следующему. Нормативный срок службы АЭС около 30 лет. И как видно из статистики, все они достигнут пенсионного возраста к 2010 г. Сама по себе остановка не страшна, но важно, чтобы АЭС (неработающие) были безопасны для населения и среды. МАГАТЭ рассматривает три основных варианта вывода из эксплуатации: хранение под контролем; частичный демонтаж оборудования с ограниченным использованием промплощадки; полный демонтаж (топливо во всех случаях удаляется из реактора). Сейчас в мире остановлено более 100 исследовательских реакторов. Наибольший опыт имеют США. У них с 1960 г. остановлено 70 реакторов (50 исследовательских и 20 промышленных). Так реактор ЭЛК-Ровер (мощностью 23 МВт) остановлен в 1968 г. и демонтирован в 1974 г. В мире (например, в Японии и Франции) уделяется серьезное внимание разработке оборудования для демонтажа (особенно реакторов -лазерные резаки, работы для очистки поверхностей от радиации). Это связано с ограниченностью территории и вводом ее для нового строительства. По оценкам специалистов демонтаж составляет около 10% от первоначальной стоимости. В России рассматривается метод электроконтактной резки под водой.

Запасы топлива зависят от метода их получения. Если применять только уран 235, то его мало, запасов хватит на 140 лет, а если используются реакторы - размножители с использованием урана 238, то возможности АЭС значительно расширяются, т.к. запасов U-238 хватит на (250÷300) лет. Сейчас во всем мире усиленно разрабатываются установки легкого термоядерного синтеза (ЛТС).

Термоядерные реакции - реакции слияния ядер легких элементов - это будущее энергетики. В этом случае могут быть использованы три типа реакции (дейтерий-тритий; дейтерий-дейтерий; дейтерий-гелий). На разработку этой идеи во всем мире расходуется до 2 млрд. долл. в год. В основном рассматривается возможность 1-ой реакции, ибо она реально осуществлена в водородной бомбе, да и дейтерия на земле много. Трудность заключается в получении трития, т.к. его в природе не существует, и его получают в ядерной реакции лития. Лития, как оказалось, на земном шаре не очень много, может хватить на (300÷400) лет. Кроме того, надо учитывать и вторую сторону - потенциальную опасность радиоактивного заражения (ПОЗР). Для Д-Т реакции ПОЗР в 10-100 раз меньше, чем в обычных АЭС. При осуществлении Д-Д реакции ПОЗР в два раза меньше и Д-Не поистине неисчерпаемый источник энергоресурсов, потенциал оценивается в (1,4х10,20 т.у.т.). По ПОЗР еще лучше обстоят дела в (Д-Не) реакции (в 100÷1000 раз меньше), кпд этого цикла – (60÷90)%, в Д-Т только 25%). Но при осуществлении Д-Не реакции, во – первых, нужна температура в 3÷5 раз больше, и оказывается, что Не (Не3) в природе на Земле вообще нет. Гелий 3 получается в результате распада трития (период полураспада 1,3) в ядерных реакторах. Фирма Monsanto Reserch продает в год 1,3 кг Не3 со стоимостью 700 долл/г. Запасы его - 13,4 кг. Но оказалось, что Не3 есть в солнечном ветре. Правда, магнитные поля Земли его не пропускают, а вот на Луне запасы должны быть достаточны. Как показали исследования, в 1 кг лунного грунта его содержится 30 мг. Оценки ресурсов гелия -3 на Луне составляют 1,1 млн. т (20 трлн. т.у.т). Этого достаточно для снабжения энергией Земли в течение 1000 лет при потреблении энергоресурсов в 2 раза больше, чем сейчас. Обратимся к цифрам. Для производства 1 кг Не3 надо переработать 120 тыс. т почвы. Общий вес технических средств (экскаваторы, конвейеры и т.д.) для переработки 737 т почвы в час - 965 т; при этом необходимо 3000 кВт электроэнергии. Доставка оборудования обходится для 1 т - 4 т.у.т и получается, что для производства 1 кг гелия надо затратить 75 т.у.т. Кроме того, очистка гелия, дегазация требуют еще около 410 квт электроэнергии на 1 кг в секунду. Масса этого оборудования – 29 т. В конечном итоге затраты для доставки 1 кг Не - 3 с Луны составят 82 т.у.т, а при реакции высвобождается 20 тыс. т.у.т.

В области ядерной энергетики просматривается тенденция создания кластеров, то есть ядерно-энергетических центров (ЯЭЦ) мощностью (40÷50) ГВт. Их выбросы составляют при кпд = 30% от 1 до 10 кВт/м 2, а суммарная мощность выбросов - 100 ГВт. Это модель вулкана или лесного пожара. Они образуют облачность с вертикальными скоростями (30÷40) м/с на высоте (6÷8) км, сопровождающуюся дождями, грозами, громом и градом.

Если еще раз вернуться к развитию энергетики страны, то потребление энергии должно вырасти к 2000 г. в (1,4÷1,45) раза и в 1,5÷1,6 к 2010 г., хотя в некоторых странах национальный доход возрастал без роста энергетики. Основным являются реальные экономические и социальные блага, для их обеспечения национальный доход, к 2005 г. должен удвоиться по сравнению с 1985 г., а энергоемкость уменьшиться на 40%. В то же время энергоемкость у нас выше на 50% по сравнению с США и Западной Европой. Но Запад находится уже в постиндустриальном обществе, где удовлетворены основные потребности (жилье, транспорт, товары и т.д.), и они думают о качестве, а для этого надо намного меньше энергии. У нас индустриальное общество, и нам всего не хватает. Для перехода к энергосбережению требуется значительный промежуток времени. Например, в США переход был осуществлен за (20÷25) лет, т.к. это и новые технологии, и кардинальная перестройка хозяйства страны. Для реализации 70 наиболее крупных энергосберегающих программ надо затратить около 30 млрд. руб. и выпустить машиностроительной продукции на 30 млрд. руб. Ученый США Ловинс построил чудо-дом на солнечной энергии, где предусмотрены все виды экономии, но дом стоит 800 тыс. долл., а одна электрическая лампочка - 17 долл. Чтобы получить экономию, сначала надо вложить средства. Кроме того, США сейчас вывели почти все энергетические производства за счет международного разделения труда.

Если рассматривать вопрос, что строить - угольные или ядерные станции, то на первый взгляд, конечно угольные, но если сопоставить последствия, то оказывается, что в целом по стране от угольных станций гибнет от заболевания раком в 20 раз больше людей, чем живущих в окрестности АЭС.

Энергия обеспечивает человеку комфорт, удлиняет жизнь, но и вносит в нее опасность. Увы, за все надо расплачиваться. Мы должны научиться существовать рядом с риском, а для этого нужны знания и информированность.




Каталог: wp-content -> uploads -> umk2
uploads -> Шжқ «Павлодар қаласының №5 емханасы» кмк байқау кеңесі отырысының №2 хаттамасы павлодар қ. 2015 жылғы 12 қазан Өткізу формасы
umk2 -> Тюменская областная дума тобольско-тюменская епархия
umk2 -> Социальная эффективность управления региональной системой образования
umk2 -> Тюменская область
umk2 -> Разработка и исследование технологических жидкостей для добычи и транспортировки нефти
umk2 -> Практическое занятие 1
umk2 -> 1 Обсадные трубы отечественного производства
umk2 -> Исследование и разработка способов, повышающих нефтеотдачу в низкопроницаемых коллекторах хохряковской группы месторождений


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   22


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет