Помню в 1996 году прочел в одной публикации, что нефть закончится в 2011 году. А еще в библиотеке в 2002 году я наткнулся на книгу годов 80-х, где было написано, что нефть закончится в 2001.
1. НЕФТЬ
Сегодня есть обобщённые статистические данные, показывающие что разведывательных мировых запасов нефти хватит на 50 лет. Пол века – это при сохранении текущей добычи и потребления.
На данный момент нефть занимает первое место в энергетическом балансе человечества. На неё приходится 33% потребления энергоресурсов.
Но нефть – это не только источник энергии, но и важнейшее и ценное сырье для производства более тысячи видов товаров и изделий. Нефть – сложная дисперсная система, состоящая из тысячи различных углеводородных и органических соединений, и еще многого другого добра.
Ресурс ограничен и возобновляется миллионы лет.
Причем если другие элементы и газы мы теоретически сможем добывать в будущем в нашей Солнечной системе, то нефть есть только на Земле, и больше ей взяться неоткуда. Истинное черное золото.
В будущем станет вопрос о сохранении нефти как ценного ресурса.
2. УГОЛЬ
С углем дела обстоят лучше, чем с нефтью.
Его разведывательных запасов при сохранении текущего потребления хватит на 170 лет.
В настоящее время почти в половине получаемой электроэнергии в мире используется уголь. Из-за этого большая часть высококачественного угля (антрацита) уже израсходована, а остальные сорта угля либо вообще не применимы как топливо в электростанциях, либо обладают низкими энергетическими характеристиками, из-за чего требуется еще больше угля.
3. ГАЗ
Природный газ является самым экологически чистым, высокоэнергетическим ископаемым ресурсом. Газовые месторождения сопутствуют нефтяным и угольным, потому мировых разведывательных запасов природного газа при нынешнем потреблении хватит еще на 50 лет. Природный газ условно возобновляемый источник энергии, так как входящие в его состав газы, особенно метан, можно получать искусственно.
Помимо Земли, в Солнечной системе, особенно в атмосфере планет-гигантов, содержаться метан. В жидком виде он присутствует на спутниках планет солнечной системы, особенно много его на Титане.
4. АТОМ
Урановая руда. Использования атомной энергии – очень энергоёмкая и высокотехнологическая энергетическая отрасль. Разведывательных запасов урановой руды хватит на 80 лет, при текущем потреблении.
Теоретически, атомная энергия может заменить всё ископаемое топливо, но на это потребуется строительство более 10 тыс. атомный реакторов.
Например, чтобы заменить углеводородное топливо в России, потребуется строительство более 300 атомных реакторов. В мире на сегодняшний день действует 453 энергоблока.
Доля атомной энергетики в мировой выработке электричества 10%.
Стоимость одного энергоблока в среднем по миру оценивается в 3 млрд долларов. Такое дорогое удовольствие может позволить себе не каждая страна. Топлива для 10 тыс. реакторов, построенных по технологии замкнутого топливного цикла, с учетом разведывательный запасов хватит на 20-30 лет.
5. ВЕТЕР И СОЛНЦЕ
Ветроэнергетика с солнечной энергетикой находится в полной зависимости от окружающей среды. Из-за этого их генерация энергии очень изменчива и прерывиста.
Подобная генерация энергии не приемлема для использования в промышленных масштабах и требует компенсации другими источниками энергии.
Средняя скорость ветра у поверхности земли в среднем 8 м/с, следовательно, энергия ветра на 1м2 составит 314 Ватт. С учетом теоретического максимального КПД ветротурбин, получим 186 Вт/м2 полезной энергии. Уже даже не нужно высчитывать КПД генератора и других агрегатов ветреной турбины, так как энергия воздушных масс вообще трёшь какой-то.
То же самое с солнечной энергетикой: на экваторе, в зените мощность Солнечного излучение = 1020 Вт/м2, среднесуточная мощность уже 324 Вт/м2. И это максимум на Земле. Удаляясь от экватора, мощность излучения естественно падает. КПД самых передовых промышленных образцов солнечных панелей – 25%. И только даже по энергетическим характеристикам, доля выработки мировой электроэнергии до сих пор находится на уровне статистической погрешности. И это несмотря на огромные инвестиции в течении уже 20 лет. А если учитывать весь энергобаланс человечества, то мы вообще никогда не сможем заменить этим углеводороды.
6. РЕКИ
Гидроэнергетика – это единственный возобновляемый источник энергии, способный конкурировать с традиционными электростанциями.
Хотя сама ГЭС является традиционной.
Обеспечивает до 20% всей генерируемой электроэнергии в мире. Теоретически, заменить углеводороды ей возможно, но будет неоправданно дорого. На большинстве рек в развитых странах уже построены ГЭС. Потенциал для роста имеется, но вскоре каждая последующая возводимая ГЭС будет дороже предыдущей по паритетной мощности. Это тенденция прослеживается со всеми изначально легко добываемыми видами энергии. Строительство ГЭС – сложная инженерная задача, зачастую требующих геологических изменений местности.
В конце концов будет установлен энергоэкономический баланс, при превышение которого строительство новой ГЭС будет убыточно. Это случится за долго до замещения углеводородов. А экосистему мы «ушатаем» катастрофически.
7. ЗЕМЛЯ
Геотермальная энергетика – еще один достаточно эффективный источник возобновляемой энергии. Может генерировать как тепловую, так и электрическую энергию. И самое важное – коэффициент использования установочной мощности достигает 80% - недостижимый показатель для любой другой альтернативной энергетики. Однако, в силу ряда особенностей и физических законов, строить ГеоТец экономически целесообразно в местах повышенного вулканизма. Есть проекты строительства и экспериментальные ГеоТец, использующие бурение многокилометровых скважен, и закачки туда теплоносителя для извлечения энергии тепла Земли, фактически в любой местности.
Прогнозируют что ГеоТец может занять до 10% мирового рынка в генерации электроэнергии к 2050 году.
Сможет ли она заменить углеводороды? При нынешних технологиях – однозначно нет.
8. ВОДА
Волновая энергетика на сегодняшний день является экспериментальной. У неё больше недостатков чем достоинств, главный из которых КПД в 1%. Первая коммерческая волновая электростанция введена встрой в 2008 году и просуществовала 2 месяца. Потому этот вид энергетики можно больше не рассматривать.
Приливная энергетика уже более мощная и эффективная. Разработка проектов и строительство приливных электростанций началась еще в 1950 годах. В настоящие время разрабатываются новые проекты, и вводится новые ПЭС.
Самая мощная ПЭС введена в эксплуатацию в 2011 году в Южной Корее, установленной мощностью в 254 Мвт.
Серьезный недостаток ПЭС – непостоянная мощность выработки электроэнергии в течении суток. Этот недостаток такой же как и у ветряной и солнечной энергетики. И для компенсации суточной выработки ПЭС требуются мощности других электростанций. Заменить ПЭС хотя бы угль – невозможно. Строительство ПЭС не только дорогой, но и малоэффективный в современном мире способ, получения электричества.
9. РАСТЕНИЯ
Биотопливо можна рассматривать как замену традиционным горючим материалам, в основном бензину и дизельному топливу. В настоявшие время доля биотоплива в потреблении транспортом составляет менее 5%. Заменить хотя бы традиционное топливо для автомобилей биотопливом не получится, главным образом из-за огромных площадей, требующих для посева соответствующих культур.
По расчету, площадь посева должна быть в 3 раза больше всех существующих площадей земель для производства всех продуктов питания.
10. ВОДОРОД
Водородная энергетика - перспективное безграничное универсальное топливо. Однако, существующие технологии получения водорода затрачивают больше энергии, чем образуется в результате его сгорания. На существующем этапе развития человечества водородная энергетика убыточна.
11. ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ
Термоядерная энергетика или управляемый термоядерный синтез – единственный вид энергетики, способный безопасно заменить все используемые виды энергии.
Также он относится к условно бесконечному источнику энергии.
Но осуществление управляемого термоядерного синтеза на данный момент сталкивается перед множеством проблем. И главная проблема не финансовая, а техническая. Сроки постройки первого в мире экспериментального международного термоядерного реактора (ITER) постоянно переносятся. По прогнозу, реактор должен быть готов к 2025 году, хотя изначально его планировали сдать в эксплуатацию в 2016 году.
По самым оптимистическим прогнозам, строительство первых коммерческих ТЯЭС начнется не раньше 2045 года. А переход от традиционной энергетики на термоядерную в 2080 году.
Какие выводы можно сделать по существу, исходя из описанных проблем энергетики.
1. Вся надежда человечества сводится к использованию ядерной энергии, нацеленной на перспективу к управляемому термоядерному синтезу. Однако для массового внедрения последнего пройдет лет 100. К этому времени мы источим все углеводороды, большую часть ядерного топлива, а дальнейшее строительство гидроэлектростанций приведет к экологической катастрофе. Все остальные виды энергетики (Ветреная, солнечная, волновая-приливная, биотопливо и т.п.) даже теоретически не смогут обеспечить постоянно растущие потребности мира в энергии. Проблему водородной энергетики вообще не понятно как решить, разве что добывать чистый водород в Солнечной системе.
2. Чтобы продлить время использования углеводородов, сделать альтернативную энергетику более эффективной, пока мы будем ждать управляемый термоядерный синтез, нужны новые технологии. Самая необходимая технология – дешёвые, энергоёмкие, со сроком эксплуатации не менее 25 лет, легко производимые аккумуляторы энергии, способные запасать электричество в промышленных масштабах. Но таких аккумуляторов не существует на сегодняшний день.
3. Что бы сохранить энергоресурсы и повысить качество генерации энергии - нужно разработать новые технологии эффективного и дешёвого накопления и сохранении энергии.
P.S. Теоретически, общегеологических запасов нефти, угля и газа в разы больше, чем разведывательных. При сохранении нынешних темпов потребления их хватит на еще несколько поколений. Но если уже сейчас не задуматься о сохранении этих ресурсов, будет не одна война за контроль этих углеводородов.
