В России и в мире. Топливно-энергетический баланс.

Ресурсное обеспечение энергетического сектора современной экономики – одна из ключевых глобальных проблем. Возрастающее потребление невозобновляемых природных энергетических ресурсов определяется стремительным ростом населения Земли и его потребностей. В ХХ в. потребление коммерческих энергетических ресурсов увеличилось в 15 раз. С 1975 по 2005 г. оно превысило объем их использования за весь предшествующий период развития человеческой цивилизации и достигло в 2005 г. 15 млрд. т условного топлива (т.у.т.) в год. Произошло существенное расширение источников потребляемой энергии и появились новые, изменившие структуру баланса энергетических ресурсов.

В суммарном энергопотреблении к началу XXI в. в мире доля нефти достигла 40%, углей – 27%, природного газа – 23%. В то же время доля атомной энергии, гидроэнергии, солнечной и ветровой составила всего лишь 10%. Если до 70-х годов в энергопотреблении опережающими темпами росла нефтяная составляющая, то в 80-х годах, после преодоления нефтяного кризиса, в большинстве индустриально развитых стран произошло заметное снижение доли нефти, увеличилась доля углей, природного газа и атомной энергии. Наличие ресурсов углеводородов и уровень технологического прогресса определили весьма «пеструю» картину структуры потребления энергетических ресурсов в мире (рис.1.1.).

В табл. 1.1. приведена динамика развития топливно-энергетического комплекса Российской Федерации за 2010-2012 гг.

Таблица 1.1.

Динамика развития топливно-энергетического комплекса РФ в 2010–2012 гг.

Рисунок 1.1. Структура потребляемой энергии в мире

и отдельных странах

Страны, взявшие курс на развитие атомной энергетики – Франция, Япония и ряд других за 25 лет коренным образом изменили энергетический баланс своей экономики и достигли выдающихся успехов в конверсии углеводородной энергетики, существенно подняли роль атомной энергетики, решили важные экологические проблемы (рис. 1.2.).

Рисунок 1.2. Изменение энергетического баланса во Франции и Японии

Потребление первичной энергии распределено по странам и регионам крайне неравномерно. На рис.1.3. приведены уровни ее потребления в 20 странах мира в 2005 г. Видно, что США, Китай и Россия – являются основными потребителями энергоресурсов: на них приходится более 40%.

Динамика цен на электроэнергию для промышленных потребителей в России, США, Евросоюзе и его отдельных странах приведена на рис. 1.4, а динамика подушевого потребления по состоянию на 2011 г.– на рис. 1.5. Высокий уровень энергопотребления характерен для стран, часть территории которых находится в крайних северных широтах.

Рисунок 1.3. Потребление первичной энергии в 20 странах - крупнейших потребителях в 2005 г. (млн. т у.т.)

Рисунок 1.4. Цена на электроэнергию для промышленных потребителей

В изменении структуры потребляемых энергоресурсов проявились важные закономерности, которые связаны с научно-техническим прогрессом и в целом с развитием экономик стран. Характерно, что при увеличении количества существенных источников энергии за 100 лет с двух до шести, ни один из них не утратил своего значения к началу XXI века. Они постепенно перешли в категорию традиционных, имеющих в балансе разную долю. Современные прогностические споры чаще всего и сводятся к определению доли каждого из них в будущем. По прогнозу IEA на период до 2030 г. (рис.1.6.) в мировом производстве электроэнергии ведущее место по-прежнему будут занимать уголь, природный газ и гидроэнергетика. Атомная энергетика сможет выйти на третье место не раньше 2050 г.

Рисунок 1.5. Подушевое энергопотребление в 2011г., МВт*ч/чел. в год

Рисунок 1.6. Мировое производство электроэнергии по источникам первичной энергии

Распределение добываемых в России энергетических ресурсов характеризуется высокой долей экспорта органического топлива (44%), также как и существенной долей затрат топлива на теплообеспечение (25%). По мнению ученых РАН, природный газ в нашей стране используется недостаточно эффективно. В устаревших котельных, работающих на газе, в основном, используются паровые турбины. Их КПД превращения энергии топлива (в данном случае газа) в электричество не превышает 32-34%. Использование парогазовых установок с КПД 52-56% позволило бы кардинально улучшить ситуацию. Замена паровых турбин на парогазовые установки позволило бы на 30-40% сэкономить использование газа на ТЭС, либо на столько же увеличить их мощность. В структуре производства энергии в нашей стране на долю газа приходится 46%.

Подобная ситуация ведет к расточительному расходу природного газа, как весьма ценного сырья, используемого в производстве конкурентных продуктов.

Состояние с переработкой газа в РФ и США в 2008 г. представлено «Промгазом» на рис. 1.7.

Рисунок 1.7. Переработка газа в РФ и США

Видна не только большая разница в доле включаемого в переработку газа в нашей стране (9%) и США (60,5%), но и особенно – в производстве сухого товарного газа (разница почти в 10 раз), этана, пропана, стабильного газового бензина, в использовании шахтного метана и ПНГ. Успехи в разработке новых весьма продуктивных научных направлений в газохимии настойчиво толкают производителей природного газа к дальнейшему освоению его новых разнообразных источников.

По разведанным доказанным запасам природного горючего газа Россия занимает первое место в мире. Предварительно оцененные запасы и прогнозные ресурсы существенно превышают накопленную добычу.

Рисунок 1.8. Распределение по степени освоения ресурсов нефти и природного газа в России

На рис. 1.8. показано распределение по степени освоения ресурсов нефти и природного газа в нашей стране.

Разведанные запасы нефти вместе с предварительно оцененными и прогнозными ресурсами существенно превышают накопленную добычу, составляющую всего 16%. Накопленная добыча природного газа – 5% свидетельствует, что, несмотря на динамичное развитие, страна пока находится на начальном этапе освоения его ресурсов. К сожалению, в нефтяной промышленности положение более сложное, связанное с тем, что в последние 20 лет мы не открыли крупных месторождений нефти, а прирост разведанных запасов за счет мелких месторождений и увеличение в эксплуатируемых запасах тяжелой нефти требуют более интенсивного разворачивания поисковых геологических и геофизических работ.

Наиболее перспективными становятся шельфовые акватории, перспективные на нефть и газ, в первую очередь в арктических зонах России.

В условиях технологического обновления ядерной энергетики в России разведанные запасы урана не являются главным фактором ее ускоренного развития. Сегодня предприятия России производят в год лишь 3,5-4,0 тыс. т урана. Подтвержденные запасы урана по себестоимости добычи 1 кг урана до 80 долларов США составляют 170 тыс. т, при общих запасах 550 тыс. т. Эти известные запасы и прогнозные ресурсы урана достаточны для развития ядерной энергетики нашей страны при условии ее технологического перевооружения.

Опережающее развитие ядерной энергетики стало важным приоритетом энергетической безопасности России. При этом выделяются три важнейших составляющих ее технологической модернизации. Первой из них является постепенный перевод ядерной энергетики на замкнутый уран-плутониевый ядерный топливный цикл на базе реакторов на быстрых нейтронах (РБН). Вторая составляющая – реализация крупномасштабной программы устранения радиационных загрязнений, в основном связанных с производством оружия в период холодной войны, и третья – существенная поддержка развития атомной энергетики в мире с одновременным решением сложных проблем предотвращения «расползания» по миру ядерных оружейных материалов и «чувствительных» ядерных технологий – в первую очередь обогащения урана и переработки облученного ядерного топлива.

Совершенствование ядерного топливного цикла, его интернационализация, развитие лизинга обогащенного урана, возврат отработанного топлива в страну его производящую и даже лизинг ядерной энергии стали важными инициативами и предметом глубоких исследований, инициированных политическим руководством нашей страны и некоторых других стран, решительно поддержанные МАГАТЭ.

Прогнозируемые высокие темпы развития ядерной энергетики в мире – до 2000 ГВт в 2050 г. и 5000 ГВт в 2100 г., потребуют вовлечения в топливный ядерный цикл U238, развития технологий быстрых реакторов и возможно тория, т.к. имеющихся реальных запасов урана явно недостаточно. При использовании технологий открытого уран-плутониевого (U-Pu) топливного цикла потребуется для указанных объемов производства энергии на АЭС, оснащенных легководными реакторами, 14,0-16,0 млн. т природного урана. Даже прогнозных, пока не открытых ресурсов урана, при цене его добычи 250-300 долларов за 1 кг, пока не видно. Представляется, что сохранение и распространение действующих в настоящее время ядерных технологий с открытым U-Pu топливным циклом уже во второй половине текущего века будут нерентабельными.

Анализ тенденций внутреннего потребления энергетических ресурсов на фоне развития экономики России приведен в работах многих специалистов. В этих работах чаще всего сопоставляются тенденции в динамике валового внутреннего продукта, различных по уровню экономического развития стран, с уровнями потребления топливно-энергетических ресурсов и энергии в расчете на душу населения. Нужно отметить, что по этим показателям легко выделяются страны, различающиеся не только по уровням экономического и технологического развития, но и качеству жизни. При этом не отмечается прямых корреляций с климатическими условиями.

На рис. 1.9. отражена прогнозная динамика внутреннего потребления топлива и энергии в России за период с 2010 по 2020 гг., (также в % к 1990 г.).

На диаграмме хорошо видна депрессионная зона российской экономики 90-х годов с резким падением производства валового внутреннего продукта (почти на 40%) и потребления моторного топлива (45%) при более мягком снижении потребления тепла, электроэнергии и первичных энергетических ресурсов (на 30-20%). Особенно важным является заметное увеличение темпов роста ВВП и потребления электроэнергии при низких темпах увеличения потребления тепловой энергии, моторного топлива и первичных энергетических ресурсов. В этом проявляется положительное влияние курса руководства страны на существенное снижение энергоемкости российской экономики. Динамика энергоемкости приведена на рис. 1.10.

Рисунок 1.9. Динамика внутреннего потребления топлива и энергии,

в % к 1990 г.

Рисунок 1.10. Энергоемкость российской экономики

Хорошо видна положительная тенденция решения этой весьма сложной и давней проблемы.

Необходимо подчеркнуть, что при реализации мер, связанных с ресурсосбережением, в первую очередь с экономией топливно-энергетических ресурсов, имеется несколько направлений экономической политики.

При намеченных темпах экономического развития страны и сохранении энергоемкости ВВП на уровне 2010 г. за предстоящие 10 лет мы должны увеличить более чем на 1,0 млрд. т потребление топливно-энергетических ресурсов. При этом технологическое перевооружение (особенно ТЭС, работающих на природном газе) не может сыграть решающей роли.

Опыт многих стран, решивших удовлетворительно эту задачу, свидетельствует, что главный резерв в снижении потребления топливно-энергетических ресурсов заключен в структурной перестройке экономики, ориентированной на снижение энергоемкости ВВП. При этом мы должны иметь в виду, что к 2020 г., при планируемом значительном объеме экспорта топливно-энергетических ресурсов, медленном развороте структурной перестройки экономики страны и отставании геологоразведочных работ, контрольная цифра внутреннего потребления этих ресурсов на наш взгляд, может быть близкой к 2,0 млрд. т условного топлива в год.

Динамика потребления электроэнергии по годам представлена на рис.1.11., а ввод новых энергомощностей – на рис. 1.12.

Рисунок 1.11. Динамика потребления электроэнергии в 2000-2012 гг.

Рисунок 1.12. Ввод новых энергомощностей, ГВт

В табл. 1.3. отражены ключевые показатели функционирования электроэнергетики за 2011-12 гг., в в табл. 1.4. - отпуск тепловой энергии за 2011–2012 гг.

Таблица 1.3.

Ключевые показатели функционирования электроэнергетики

в 2012 г. в сравнении с 2011 г.

Таблица 1.4.

Отпуск тепловой энергии по федеральным округам за 2011–2012 гг.

Ярковыраженная неравномерность географического распределения запасов и добычи топливно-энергетических ресурсов в мире, являющихся невозобновляемыми, определяется особенностями геологической истории развития Земли и ни в коей мере не связана причинно с существующими границами государств. Именно поэтому любые прямые посягательства на обладание источниками энергетических ресурсов, расположенных за пределами собственных территорий, или акваторий, нарушающих Конвенцию ООН, обычно рассматриваются как агрессивные действия, грубо нарушающие основы международного права. Огромное геополитическое значение приобрела проблема владения топливно-энергетическими ресурсами, и эта проблема относится к категории важнейших в международных отношениях. В международном праве ей уделяется большое внимание. Многие исследователи часто ссылаются при анализе причин конфликтов между странами и группами стран, на их стремление с помощью силовых и иных приемов овладеть не принадлежащими им энергетическими ресурсами.

Для исключения конфликтных ситуаций широко используются договорные отношения между государствами, вырабатываются международные принципы энергетической безопасности.

Международная деятельность и внешняя политика в области энергетики призваны обеспечить сохранение энергетической безопасности и независимости нашей страны. Для успешного решения этой главной задачи потребуется восстановить и укрепить экономические позиции России в ряде регионов за ее пределами, найти эффективные инструменты сотрудничества в рамках СНГ и мирового сообщества в целом. Нужно обеспечить условия для максимально эффективной реализации экспортных возможностей отечественного ТЭК, ускоренного решения проблем развития современного отечественного энергетического, электротехнического, нефтегазового и горного машиностроения и транспортных средств, организовать расширение их экспорта. Необходимо способствовать привлечению зарубежных инвестиций для ТЭК и смежных областей, существенно расширить международное сотрудничество в разработке научно-технологических проблем и подготовке научных и инженерных кадров, технического персонала и рабочих высокой квалификации.

Отношения со всеми зарубежными государствами, организациями и компаниями должны строиться исходя из приоритета национальных интересов России, на взаимовыгодных началах. При этом государством рекомендуются любые формы участия иностранного капитала в ТЭК России и симметричные формы участия национального капитала в энергетике других стран. Энергетические проблемы должны решаться на справедливой основе, путем переговоров, при отсутствии политического и силового давления на партнеров.

Основным принципом энергетической безопасности в нашей стране и в мире, которым должны руководствоваться производители и потребители энергетических ресурсов должен стать принцип их рационального потребления. Своевременная подготовка их запасов к освоению, возможность замены исчерпаемого ресурса и диверсификация видов топлива и энергии должны стать основной научно-технологической задачей, к решению которой должны привлекаться ученые и специалисты разных стран, наиболее успешные производственные объединения. Экологическая приемлемость крупномасштабного освоения новых источников энергии должна определяться международными организациями экспертов, с широким использованием опыта МАГАТЭ.

Международная доктрина энергетической безопасности и увязанные с ее основными положениями законы отдельных (особенно развитых) стран в совокупности должны стать важными документами ООН, направленными на развитие и укрепление принципов мирового содружества, с отрицанием противостояния.