Энергетические ресурсы мира: уровни потребления, потенциал, эффективность использования и прогнозы развития мировой энергетики

Классификация энергетических ресурсов

Энергетические ресурсы подразделяются на первичные и вторичные.

Первичные или природные ресурсы образуются в результате геологического развития Земли или проявляющиеся через космические связи(излучение солнца), делятся на невозобновляемых(уголь, нефть, газ, торф, сланцы) и возобновляемые(энергия рек, солнечная радиация, энергия приливов, биотопливо). Геотермальная и термоядерная энергия относятся к неисчерпаемым источникам энергии.

Вторичные энерегетические ресурсы (ВЭР) – энергия, получаемая в ходе технологического процесса в результате недоиспользования первичной энергии виде побочного продукта основного производства и не применяемая в этом энергетическом процессе.

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии - источники электрической и тепловой энергии, использующие энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, Солнца, редуцируемого природного газа, биомассы (включая древесные отходы), сточных вод и твердых бытовых отходов.

Учитывая истощенность энергетических ресурсов, роль использования возобновляемых источников энергии во многих странах с каждым годом -возрастает. Так, выработка электроэнергии на ветряных установках увеличивается в среднем в год на 24 %, от солнечных батарей - на 17, а на геотермальных станциях - на 4%. В Дании на ветроустановках вырабатывается 10 % всей производимой в стране электроэнергии, в германской земле Шлезвиг-Гольштейн - 14, в провинции Наварра (Испания) - 22 %.

Солнечная энергия преимущественно используется для горячего водоснабжения, сушки сельскохозяйственной продукции, опреснения вод, других технологических целей, а также преобразования ее в электрическую энергию. В дальнейшем на первое место должны выйти технологии по преобразованию солнечной энергии в электрическую и химическую энергию. Находит применение солнечная энергия также на наземных транспортных средствах, на водных просторах и в воздухе. Солнечная энергетика относится к наиболее материалоемким видам производства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергии влечет за собой гигантское увеличение потребности в материалах, а следовательно, и в трудовых ресурсах для добычи сырья, его обогащения, получения материалов, изготовления гелиостатов, другой аппаратуры, их перевозки.

Энергия, заключенная в текущей воде, многие тысячелетия верно служит человеку. Запасы воды на земле колоссальны. Огромным аккумулятором энергии является мировой океан, поглощающий большую ее часть, поступающую от Солнца. В нем плещут волны, происходят приливы и отливы, возникают могучие океанские течения. На земле рождаются многочисленные реки, несущие огромные массы воды в моря и океаны. И люди раньше всего научились использовать энергию рек в качестве путей сообщения. Когда наступил золотой век электричества, произошло возрождение водяного колеса в виде водяной турбины. Считают, что современная гидроэнергетика родилась в 1891 г.

В результате воздействия сил притяжения Луны и Солнца происходят периодические колебания уровня моря и атмосферного давления, что приводит к образованию приливных волн, которые и используются для выработки электроэнергии на приливных электростанциях (ПЭС). Из современных приливных электростанций наиболее хорошо известны крупномасштабная электростанция Ране мощностью 240 МВт (Бретань, Франция), построенная в 1967 году на приливах высотой до 13 м, и небольшая, но принципиально важная опытная станция мощностью 400 кВт в Кислой Губе на побережье Баренцева моря (Россия). Блоки этой ПЭС буксировались на плаву в нужные места для включения ее в местные энергосети в часы максимальной нагрузки электроэнергии потребителями.

Большое распространению получает использование биомассы для получения электроэнергии. Большое внимание приобрела «океанотермическая энергоконверсия» (ОТЭК), то есть получение электроэнергии за счет разности температур между поверхностными и засасываемыми насосами глубинными океанскими водами, например, при использовании в замкнутом цикле турбины таких легко испаряющихся жидкостей, как пропан, фреон или аммоний.

Большие запасы энергии содержаться в местах впадения пресноводных рек в моря и соленые водоемы. При наличии перепадов солености возникает осмотическое давление, которое может быть использовано для производства энергии, например, с помощью мембранных установок и другими способами. Остается заманчивой идея использования потока теплой воды Гольфстрима, несущего ее вблизи берегов Флориды со скоростью 5 миль в час.

Ветровая энергия использовалась человеком с давних времен для приведения в движение лодок и судов, ветряных мельниц и водоподъемников. В настоящее время ветровые установки применяются более чем в 30 странах. Использование энергии ветра возможно только в тех местах, где средняя скорость ветра на протяжении года составляет в пределах 4 м/с, или 14,4 км/ч и более. Наиболее сильные и устойчивые ветры в Европе имеют место на морском побережье в Ирландии, Шотландии, в отдельных районах Дании, Голландии, Франции, Испании, на юго-западе Англии и в Уэльсе.

Геотермальные ресурсы представляют собой запасы термальных вод, к которым относятся подземные воды, естественных коллекторов геотермальной энергии - природных теплоносителей (воды, пара и пароводяных смесей).

Небольшая северная страна Исландия практически не имеет других источников энергии, кроме как энергию от тепла земли в виде знаменитых гейзеров-фонтанов горячей воды. Благодаря им многочисленные исландские теплицы, обогреваемые подземными источниками, полностью обеспечивают страну помидорами, яблоками и даже бананами. Столица страны Рейкьявик, в которой проживает половина населения страны, отапливается только за счет подземных источников.

Но не только для отопления черпают люди энергию из глубин земли. Уже давно работают электростанции, использующие горячие подземные источники. Первая такая электростанция была построена в 1904 году в Италии. В настоящее время такие электростанции существуют в ряде стран (Новая Зеландия, США и др.).

В отличие от многих других источников возобновляемой энергии, тепловая энергия Земли доступна днем и ночью, зимой и летом. На нее не влияют капризы погоды, и это делает ее очень привлекательной для использования. Значительные запасы термальных вод имеются на Дальнем Востоке России. А в Грузии, например, запасы их составляют 220-250 млн м3/год. В 1999 г. они добывались в 23 месторождениях, общий тепловой потенциал составлял 120 тыс. Гкал в год, что эквивалентно 105 тыс. т у. т. в год.

К невосполняемым энергетическим ресурсам относят: - каменный уголь, запасы которого в мире оцениваются в 10-12 трлн т; нефть, запасы которой распределены крайне неравномерно на Земле: на Ближнем и Среднем Востоке - 67, в Африке - 12,5, Юго-Восточной Азии и Дальнем Востоке - 3, Северной Америке - 9, Центральной и Южной Америке - 5,5, Западной Европе - 3 %. По уровню добычи нефти Россия занимает 3-е место в мире, уступая только Саудовской Аравии и США. В 1999 г. ее добыто 305 млн т. Рост цен на энергоресурсы делает экономически целесообразной задачу энергосбережения. На сегодняшний день в любой отечественный продукт заложено в 3-5-10 раз больше энергозатрат, чем в аналогичный западноевропейский. Радикальным решением является использование нового технологического оборудования и процессов с меньшим потреблением электроэнергии.

Учитывая, что энергия является важнейшим элементом устойчивого развития любого государства, каждое из них стремится разработать такие способы энергоснабжения, которые наилучшим образом обеспечивали бы развитие и повышение качества жизни людей, особенно в развивающихся странах, при одновременном сведении к минимуму воздействия человеческой деятельности на здоровье людей и окружающую среду. В последние 25 лет все развитые страны мира перестали наращивать потребление первичной энергии на душу населения, обеспечив достаточно высокий уровень жизни своих граждан.

Экономика большинства стран до 1973г. развивалась по энергозатратному пути. Темпы роста энергопотребления превышали или соответствовали темпам экономического роста, в результате чего еще больше возрастала или сохранялась высокая энергоемкость ВВП. В связи с неравномерным распределением по территории земного шара запасов органического топлива и эффективных гидроресурсов большинство промышленно развитиях стран не в состоянии обеспечивать растущие потребности в топливе за счет собственных ресурсов и были вынуждены увеличивать импорт. Резкий рост цен на мировом топливном рынке в 1973 - 20006 гг. вынудил развитые страны, импортирующие значительные объемы нефти и нефтепродуктов, разрабатывать и реализовывать меры по снижению темпов роста затрат на закупку энергогоносителей за рубежом. К таким мерам следует отнести:

- повышение уровня самообеспеченности ТЭР путем расширения добычи и использования национальных энергетических ресурсов;

- интенсификации в сфере энергосбережения путем разработки ряда законодательных актов, налоговой политики, расширения стандартизации в сфере энергопотребления в отраслях экономики и быту;

- увеличения финансирования в НИИ и внедрения энергетически эффективных технологий и оборудования из средств государственного бюджета;

- осуществления структурных изменений в энергетическом баланс путем замещения дефицитных видов органического топлива и снижения удельного веса энергоемких материалопроизводимых отраслей.

В результате проведения комплекса мероприятий кроме снижения энергоемкости ВВП стали: существенный (за исключением США) рост уровня самообеспеченности первичными ресурсами, снижение зависимости от нефти, развитие атомной энергетики. Увеличение доли электротехнологий, ускоренное развитие наукоемких отраслей (приборостроение, электроника) на фоне замедления или остановки энергоемких отраслей.

В конце 90-х начале 2000-х годов значительно окрепло и продолжает развиваться сотрудничество промышленно развитых стран со странами Центральной и Восточной Европы в сфере повышения эффективности использования энергии. По оценкам экспертов ООН широкое внедрение рыночных механизмов, передовых энергосберегающих методов и технологий в странах с переходной экономикой позволит существенно сократить образовавшийся разрыв со странами ОЭСР в уровне энергоэффективности экономики. Его сокращение позволит сэкономить около 868 млн т.у.т. к 2010г., из которых 90% составляют органическое топлива.

При уровне мировой добычи 1990-х гг. соответственно составляют (млрд т.у.т.): уголь – 3.1, нефть – 4,5, природный газ- 2,6, запасов угля и нефти хватит на 1560, нефти – на 250 и природного газа на 120 лет. Таким образом,запасы ископаемого топлива конечны. По мере их исчерпаемости, цены на ископаемое топливо будут расти.

Перспективы развития мировой энергетики оценивают со следующих позиций:

экологической, т.к. все энергетические объекты функционируют в природной среде и по-разному взаимодействуют с нею;

социальной, т.к. цель функционирования всех энергетических объектов является удовлетворение различных потребностей социума и каждый из вариантов энергоснабжения требует от социума различных усилий и обеспечивает разное количество энергоснабжения;

экономической потому, что каждый из вариантов энергоснабжения требует различных финансовых, материальных и трудовых затрат.

За последнее время было обнародовано достаточно много прогнозов развития мирового энергетического хозяйства в целом и отдельных его звеньев.

Мировые потребности в нефти газовом конденсате увеличатся согласно прогнозам МЭА до 5,6 млрд т в 2020г., при этом 42 % всех мировых потребностей в жидких топливах будут обеспечены нефтью добываемой ближневосточными странами – членами ОПЕК, тогда как в 1996г. Этот показатель был равен 23,9 %.

Мировая добыча природного газа, согласно МЭА, возрастет по сравнению с 1995г. к 2020г. В 1,9 раз, среднегодовой прирост добычи газа в 1995 - 2020гг. составит 2,6%. В 2020г 43 % мирового производства газа будет израсходовано на производство во электроэнергии. Основная часть прироста потребности европейских стран – членов ОЭСР в природном газе будет покрываться за счет импорта из России, Алжира.

Мировая потребность в угле согласно прогнозу в 2020г. Составит 4786 млн т.у.т. Доля электростанций в мировом потреблении угля в 2020г. составит – 85 %.(в странах ОЭСР, Китае, Индии- 100%).

На конгрессе МИРЭС, в прогнозах МЭА и Евросоюза признано, что темпы роста производства электроэнергии будут в перспективе опережающими по отношению к добыче органических видов топлива. Общее мировое производство электроэнергии в 2020г. в 2 раза превысит выработку в 2000г. Среднегодовой прирост выработки электроэнергии в мире за 2000-2020гг. оценивается в 3 %.

Основные направления и мероприятия по экономии энергоресурсов:

-переход на энергосберегающие технологии производства, повышение Уровня организации производства, сокращение материалоемкости выпускаемой продукции;

-совершенствование структуры энергетического оборудования, демонтаж и реконструкция устаревшего оборудования;

- разработка и внедрение более эффективных энергопотребителей (электроприводов и другого энергопотребляющего оборудования), совершенствование управления их режимами;

-сокращение потерь и повышение использования вторичных топливно-энергетических ресурсов;

- применение комбинированных энерготехнологических процессов.

Перечисленные мероприятия немыслимы без соответствующих (в ряде случаев весьма значительных) капиталовложений. Учитывая трудности с инвестициями в народное хозяйство, необходимо, прежде всего использовать меры, не связанные с большими капиталовложениями, т. е. в первую очередь необходимо снижать потери электро- и тепловой энергии.

Дата добавления: 2017-01-13