Классификация, использование и оценка энергетические ресурсов

По возобновляемости: Исчерпаемые природные ресурсы — ресурсы, количество которых ограничено и абсолютно и относительно. Исчерпаемые ресурсы подразделяют на невозобновимые и возобновимые.

K числу невозобновляемых Э. p. относятся в первую очередь органич. виды минерального топлива, добываемые из земных недр: нефть, природный газ, уголь, горючие сланцы, торф. Они используются в совр. мировом x-ве в качестве топливно-энергетич. сырья особенно широко и, поэтому, нередко наз. традиционными Э. p.

K возобновляемым (воспроизводимым и практически неисчерпаемым) Э. p. относятся гидроэнергия (гидравлич. энергия рек), a также т.н. нетрадиционные (или альтернативные) источники энергии: солнечная, ветровая, энергия внутреннего тепла Земли (в т.ч. геотермальная), тепловая энергия океанов, энергия приливов и отливов.

Особо должна быть выделена ядерная или атомная энергия, относимая к невозобновляемым Э. p., т.к. её источником являются радиоактивные (преим. урановые) руды. Однако со временем, c постепенной заменой атомных электростанций (АЭС), работающих на тепловых нейтронах, атомными электростанциями, использующими реакторы-размножители на быстрых нейтронах, a в будущем термоядерную энергию, ресурсы ядерной энергетики станут практически неисчерпаемыми.

По истории использования: классические (чаще углеводородные) и альтернативные.

По происхождению: Биогенные, Абиогенные.

Быстрое развитие мировой энергетики в 20 в. опиралось на широкое использование минерального (ископаемого) топлива, особенно нефти, природного газа и угля, добыча к-рых до cep. 70-x гг. была сравнительно недорогой и в техн. отношении доступной. Доля нефти и газа в мировом потреблении Э. p. достигала 60% и доля угля – св. 25% (в 1950 доля угля составляла 50%).

Следовательно, св. 85% суммарного потребления Э. p. в мире в тот период приходилось на невозобновляемые ресурсы органич. топлива и лишь ок. 15% – на возобновляемые ресурсы (гидроэнергия, дровяное топливо и др.). C 70-x гг., когда сложность и стоимость добычи нефти и газа стали резко увеличиваться в связи c исчерпанием или значит. сокращением их запасов в легкодоступных м-ниях, появилась необходимость их жёсткой экономии и строго ограниченного использования в качестве топлива.

Гл. областью применения ресурсов нефти и газа как ценнейшего технол. сырья стала хим. и нефтехим. пром-сть, в т.ч. произ-во синтетич. материалов и моторных топлив.

Важным первичным энергоресурсом для электроэнергетики становится в кон. 20 в. и в перспективе ядерная энергетика. B cep. 80-x гг. на атомных электростанциях мира было выработано св. 12% всей электроэнергии, произведённой на планете, a в нач. 21 в. её доля в мировом электробалансе увеличилась ещё в 2-2,5 раза.

Большая роль в произ-ве электроэнергии принадлежит гидроэнергетич. ресурсам, источником к-рых является постоянное течение рек; в cep. 80-x гг. на долю гидроэлектростанций приходилось 23% всей электроэнергии, выработанной в мире.

Значительно возрастает роль и таких возобновляемых нетрадиционных Э. p., как солнечная энергия (энергия солнечной радиации, поступающей на поверхность Земли), энергия внутреннего тепла самой Земли (в первую очередь геотермальная энергия), тепловая энергия Мирового ок. (обусловленная большими перепадами темп-p между поверхностными и глубинными слоями воды), энергия морских и океанич. приливов и энергия волн, ветровая энергия, энергия биомассы, основой к-рой является механизм фотосинтеза (биоотходы c./x-ва и животноводства, пром. органич. отходы, использование древесины и древесного угля).

Пo имеющимся прогнозам, доля возобновляемых Э. p. (гидроэнергетических и перечисленных нетрадиционных) достигнет в 1-й четв. 21 в. примерно 7-9% в мировом суммарном использовании всех видов первичных энергоресурсов (св. 20-23% будет приходиться на атомную ядерную энергию и ок. 70% сохранится за органич. топливом - углём, газом и нефтью).

Для сопоставления тепловой ценности разл. видов топливно-энергетич. ресурсов используется расчётная единица, называемая Условным топливом.

 

Украина. В пределах территории Украины выделяются 4 нефтегазоносных провинции, состоящие из 11 областей и 35 нефтегазоносных перспективных районов. В дальнейшем рассматриваются три нефтегазоносных региона:

· Восточный (Днепровско-Донецкая впадина и северо-западная часть Донбасса),

· Западный (Волыно-Подольская плита, Прикарпатье, Карпаты и Закарпатье)

· Южный (Причерноморье, Крым и в пределах исключительной экономической зоны Чёрного и Азовского морей).

Государственным балансом Украины учтены запасы нефти, газа и газового конденсата за 323 месторождениями.

Основное их количество (191) сосредоточено в Восточном регионе, 96 – в Западном, 36 – в Южном.

Запасы угля составляют 95,4 % от общего объема запасов органического топлива на Украине.

На 1 января 2001 г. подсчитано начальных добывающих ресурсов углеводородов в количестве 8417,8 млн тонн условного топлива, из них нефти с конденсатом — 1706,2 млн тонн и 6711,6 млрд куб. метров газа.

Значительную часть (27 %) ресурсов углеводородов Украины сосредоточено на крупных (5-7 км) глубинах. На начало 2001 года добыто 25 % и разведано 15,9 % начальных ресурсов.

Таким образом, уровень реализации ресурсов составляет 40,9 %. Остаточные неразведанные ресурсы, которые являются базой развития геологоразведочных работ и нефтегазодобычи в последующие годы, составляют 4 980 млн тонн условного топлива (нефть с конденсатом — 1 133,5 млн тонн и 3 846,4 млрд.м³ газа).

 

Крым. Основу топливно-энергетического сырья составляют углеводороды: нефть, природный газ и газовый конденсат. Месторождения этих видов сырья в Крыму и прилегающей акватории Черного и Азовского морей относятся к Южному нефтегазоносному региону Украины, где они располагаются преимущественно в его восточной части.

Всего в восточной части Южного нефтегазоносного региона выявлено 44 месторождения углеводородов, из которых 10 нефтяных, 27 газовых и 7 газоконденсатных. Из них на суше Крымского полуострова находится 10 нефтяных, 16 газовых и 3 газоконденсатных месторождений, на шельфе Чёрного моря – 5 газовых и 3 газоконденсатных, а на шельфе Азовского моря – 6 газовых месторождений.

Из общего количества 44 месторождения углеводородов, 3 газовых (Архангельское, Одесское и Северо-Казантипское) и 3 газоконденсатных (Штормовое, Шмидтовское и Татьяновское) относятся к классу средних по запасам полезных ископаемых (от 10 до 30 млрд. м³), а остальные к мелким, с запасами менее 10 млрд. м3 газа и менее 10 млн.т нефти и конденсата. Несмотря на резкое преобладание мелких газовых и газоконденсатных месторождений над средними (28 из 34), в 6 средних месторождениях сосредоточено 61% запасов природного газа и 84,1% запасов конденсата.

Полная стоимость всех запасов и ресурсов углеводородов в местных ценах составляет 125,8 млрд. грн. или 24,9 млрд. долларов США, а в мировых ценах – 161,4 млрд. грн. или 31,96 млрд. долларов США.

Альтернатива.

С давних пор люди использовали энергию ветра (парусный флот, ветряные мельницы и т.п.). В настоящее время использование этого неисчерпаемого источника экологически чистой энергии становится одним из наиболее развитых и перспективных вариантов нетрадиционной энергетики.

Небольшие ВЭУ – идеальные источники энергии для ферм. Они могут быть подключены к центральной системе энергоснабжения, дающей ферме энергии в безветренные дни и, наоборот, принимающей излишки энергии от ВЭУ в особо ветреную погоду.

Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью. Так, в конце 2010 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 196,6 гигаватт (Global Wind Installations Boom, 2010). В том же году количество электрической энергии, произведённой всеми ветрогенераторами мира, составило 430 тераватт-часов (2,5 % всей произведённой человечеством электрической энергии) (World Wind Energy Report 2010, 2011). Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику. В частности, на 2009 год в Дании с помощью ветрогенераторов производилось 20 % всего электричества, в Португалии — 16 %, в Ирландии — 14 %, (Annual Renewable report 2010, 2010), в Испании — 13 % и в Германии — 8 % (Wind Powering America, 2011).

Велика роль ветроэнергетики и для экологии и охраны окружающей природной среды. Ветровая турбина, за год вырабатывающая 400 кВт электроэнергии, компенсирует 120-300 т угля и не загрязняет атмосферу (Епифанова, 2003).

Согласно опубликованным данным (Global wind energy outlook 2008, 2008), современный энергетический сектор дает порядка 40% глобальной эмиссии СО₂. Чтобы создать такое же количество электроэнергии, которое сегодня генерирует сеть ветроустановок в мире потребуется сжигание еще более 25 миллионов тонн угля, или более чем 17 млн. тонн нефти в год.

По результатам некоторых модельных сценариев (Global wind energy outlook 2008, 2008), глобальный потенциал энергии ветра может достигать более 1000 ГВт к концу 2020 года, что позволит производить около 2600 млрд. кВт-ч электроэнергии в год. Это позволило бы сэкономить до 1,500 млн. тонн СО₂ ежегодно.

Вследствие этого, активно развивается ветроэнергетика и в Украине. Новый бурный этап развития начался в последнее время. В 2008-2009 гг. были приняты постановление ВР Украины «О внесении изменений в Закон Украины “Об электроэнергетике” и в Закон Украины “Об альтернативных источниках энергии”. Законом предусматривается, что “ зеленый” тариф – это специальный тариф, по которому закупается электрическая энергия, «произведенная на объектах электроэнергетики, которые используют альтернативные источники энергии (кроме доменного и коксующегося газов, а с использованием гидроэнергии - произведенная лишь малыми гидроэлектростанциями, мощность которых не превышает 10 МВт)». Зеленый тариф послужил новым толчком к развитию ветроэнергетики.

 

Достаточно широко применяются геотермальные и гелио-термальные источники энергии. Циркулирующая на глубине 2-3 км вода нагревается до температуры, превышающей 100°С за счёт радиоактивных процессов, химических реакций и других явлений, протекающих в земной коре. В ряде районов земли такие воды выходят на поверхность. Значительные запасы их имеются в России на Дальнем Востоке, Восточной Сибири, Северном Кавказе и других районах. Существуют запасы высокотемпературного пара и пароводяной смеси на Камчатке, Курильских островах и в Дагестане. В Крыму они есть в Сакском районе и Ленинском.

Технологические процессы получения тепловой и электрической энергии из таких вод достаточно хорошо разработаны, их себестоимость в 2-2,5 раза ниже тепловой энергии, получаемой в обычных котельных.

 

На Камчатке работает геотермальная электростанция мощностью 5 кВт. Предполагается сооружать такие, но более мощные 100 и 200 МВт блоки.

 

К новым источникам энергии относится энергия морских приливов и отливов. Принцип действия приливных электростанций основан на том, что энергия падения воды, проходящей через гидротурбины, вращает их и приводит в движение генераторы электрического тока. На однобассейновой приливной электростанции двойного действия, работающей во время прилива и отлива, можно вырабатывать энергию четыре раза в сутки при наполнении и опорожнении бассейна в течение 4-5 часов. Крупная приливная электростанция работает во Франции на берегу Ла-Манша, в устье р. Ране. В России в 1968 г. пущена в эксплуатацию небольшая электростанция на побережье Баренцева моря в губе Кислов.

Энергию океана можно использовать, сооружая волновые электростанции, установки, использующие энергию морских течений, разницу температур поверхностных теплых и глубинных холодных слоев воды или подлёдных слоев воды и воздуха. Проекты таких энергетических установок разрабатываются в ряде стран: США, Японии, России.

Солнце является основным неисчерпаемым источником энергии на Земле. Дом, в котором используется солнечная энергия называется солнечным домом. О преимуществах использования солнечной энергии говорят следующие данные: для отопления дома, рассчитанного на одну семью, в год требуется примерно 60 – 80 ц угля, в результате сгорания которого получается около 35000 кВт·ч энергии. Такое же количество энергии поступает с 35 м² площади крыши, оборудованной солнечным коллектором.