ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Мировые энергетические ресурсы из "Ядерный синтез с инерционным удержанием " Рост потребления энергии человечеством обусловлен одновременным действием трех факторов увеличением собственно численности населения, повышением КПИ уже освоенных энергоресурсов, а также освоением более калорийных видов топлива. Эти тенденции иллюстрируются данными табл. Е.1. Пока технология добычи и утилизации ресурса развивается медленно, удельное потребление энергии почти постоянно. Освоение нового ресурса связано с появлением более совершенных технологий, которые находят применение и в других отраслях народного хозяйства. В этом случае удельное энергопотребление резко возрастает, закон роста полного энергопотребления от численности населения становится близок к квадратичному [3, 4]. Затем, по мере освоения ресурса, опять происходит стабилизация удельного энергопотребления, но на более высоком уровне. При этом замечено [4], что увеличение удельного энергопотребления с определенного момента в некоторых странах (в основном европейских) начинает отрицательно влиять на прирост численности населения в целом, однако насколько долгосрочной и всеобъемлющей является такая тенденция, сказать пока затруднительно. Некоторые данные мы обсудим ниже в разделе Энергетика и демография . [c.222] Освоение новых энергоресурсов сопровождалось приобретением нового качества ТЭБ — диверсификацией производства энергии, что объективно повышало устойчивость системы в целом. При этом использование прежних менее калорийных ресурсов не прекращалось полностью, а снижалось до некоторого относительно стабильного порога, обусловленного региональной спецификой (с учетом конкурентного равновесия с новым базовым ресурсом). [c.223] Из диаграммы на рис. Е.1 следует, что потребление газа за последние 20 лет имело наибольший абсолютный прирост в энергетических единицах, а доля угля и нефти снижалась. Наибольший относительный прирост (в 2,5 раза) был достигнут в использовании атомной энергии. Оптимальность использования ТЭР с точки зрения устойчивого развития и энергетической безопасности зависит от величины запасов, стоимости их добычи и перевозки, а также от удельной калорийности топлив. Основные характеристики ТЭР, на которых строятся оценки эффективности ТЭК и прогнозируются тенденции развития энергетики, приведены ниже в табл. Е.2. В графе удельной калорийности показана теплота полного сгорания углерода, а в скобках — средняя калорийность добываемого угля. Удельная мощность добычи приведена на одного человека, занятого в этой отрасли. Годовой темп потребления указан по состоянию на 2001 г. Заметим, что для АЭС на тепловых нейтронах время исчерпания топлива сопоставимо с наступлением углеводородного дефицита, хотя для быстрых реакторов этот срок удлиняется примерно в 30-40 раз. [c.224] Мировая электроэнергетика. Доля электроэнергии в общей структуре мирового производства энергии в последние десятилетия примерно постоянна и составляет 23-26%. Само же производство за четверть века удвоилось с 7,4 трлн. кВт-ч в 1980 г. до 14,7 трлн. кВт-ч в 2003 г. Структура потребления первичных ТЭР для выработки электроэнергии за это время значительно изменилась в основном за счет увеличения доли газа и ядерной энергетики, хотя главным топливом здесь по-прежнему остается уголь (рис. Е.2). Так, в 2003 г. на ГЭС и АЭС выработано по 2,6 трлн. кВт-ч, 9,3 трлн. кВт-ч произведено на ТЭС в результате сжигания ископаемого топлива и только 0,2 трлн. кВт-ч получено с использованием НВИЭ. [c.225] По сравнению с другими топливами только для газа доля товарной добычи, используемая для выработки электроэнергии, больше, чем доля электроэнергии, получаемая от его сжигания. Это означает, что газовая отрасль больше, чем остальные добывающие отрасли, ориентирована на производство электричества. Но из табл. Е.2 следует, что газ закончится раньше остальных ресурсов, поэтому его доля должна быть уменьшена в пользу угольной и ядерной составляющих. В то же время экологические показатели ограничивают использование угля, а большие тепловые потери при выработке электроэнергии на АЭС и проблема радиоактивных отходов сдерживают развитие ядерной энергетики. Таким образом, первоочередными задачами являются повышение эффективности утилизации топлив и создание научной и технологической базы для перехода к новым видам энергоресурсов, на которых может существовать большая энергетика. Мы вновь приходим к выводу о необходимости термоядерной энергетики как стратегически обоснованного направления будущего развития. [c.226] Современный этап развития, характеризующийся повышением к.п.и., отражен на рис. Е.4. Максимальными темпами развивается сейчас ветроэнергетика, несколько меньшими — гелиоэнергетика. Но нужно учесть, что НВИЭ из-за низкого потока мощности ограничены в использовании и потому будут развиваться в режиме с насыщением потребностей. Наиболее оптимистические оценки их роли составляют 1 2% от общего уровня потребления энергии. [c.226] Использование ТЭР по секторам деятельности. Оптимальность использования энергетических ресурсов в значительной степени зависит от возможности их потребления в различных областях деятельности (рис. .5). Данные за последнее десятилетие [5] показывают увеличение спроса на относительно небольшие по мощности автономные источники энергии, что связано с ростом энергопотребления в личном секторе. Этим же обусловлены и тенденции развития мировой энергетики на рубеже тысячелетий (рис. Е.4). [c.227] Ядерная энергетика. Несмотря на значительный рост исследований в области НВИЭ, основной прирост выработки электроэнергии в последние годы был получен на АЭС. По данным МАГАТЭ, приведенным в [5], мировое потребление урана в 2002 г. составило 67 тыс. тонн, добыча — 36 тыс. тонн. Остальной уран был получен из вторичных источников. В табл. Е.З приведены атомные мощности стран мира на 2001 г., ранжированные по доле АЭС в производстве электроэнергии. Энергетические ядерные реакторы установлены в 31 стране, их парк насчитывает 451 единицу, суммарная установленная мощность — 371 ГВт. [c.227] На рис. Е.6 приведены суммарные данные табл. Е.З по выработке электроэнергии на АЭС (укрупнено по регионам). [c.227] Дальнейшее развитие ядерной энергетики сталкивается с противодействием целого ряда факторов, главные из которых следующие. [c.228] Во-вторых, ее развитие сдерживается возможностью нанесения значительного экологического ущерба при тяжелых авариях с разрушением активной зоны реактора. Имеются также трудности с длительным хранением и переработкой отходов ядерного топлива. Например, согласно нормативам Управления по защите окружающей среды (УЗОС США), хранить отходы следует не менее 10 тысяч лет, что может представить в будущем не только экологические, но и экономические трудности. [c.229] Таким образом, в настоящее время нет достаточных оснований рассматривать энергетику на основе деления тяжелых ядер в качестве базовой. Отметим также, что и прогноз МАГАТЭ [5] дает некоторое снижение выработки электроэнергии за счет АЭС в ближайшие 20 лет. При возрастании общего потребления электроэнергии это означает, что роль АЭС в первой четверти XXI века будет снижаться. В то же время долгосрочной альтернативы этому виду топлива нет, в силу ограниченности углеводородных запасов. Поэтому необходимо уже сейчас искать пути преодоления будущего энергетического кризиса, предпосылки которого становятся все более явными. [c.229] Взаимосвязь энергетики и демографии в долгосрочных прогнозах. В тесной увязке с энергетикой находится также и демографическая ситуация в мире. Основная трудность прогнозирования численности населения состоит в том, что зависимость рождаемости и смертности от времени реализуется через интегральные характеристики общества, главным образом через энергопотребление и его распределение по социальным сферам, которое, в свою очередь, определяется стратификацией общества по очень многим показателям, взаимосвязь которых в настоящее время изучена довольно слабо. [c.229] В течение последних двух десятилетий для мирового населения в целом характерно снижение рождаемости. Падение рождаемости на фоне стабилизировавшегося энергопотребления особенно заметно именно в развитых странах, где текущая фертильность почти в два раза ниже порога простого воспроизводства (в среднем 2,15 детей на женщину). Возможно, в дальнейшем эта тенденция изменится, но в настоящее время она служит естественным демпфером энергетического кризиса. Впрочем, надо заметить, что более корректным в демографическом плане является показатель воспроизводства поколения, т.е. число рожденных детей всеми женщинами, родившимися в данном году, в течение всей их жизни. В России эта величина близка к 1,8, что все же меньше 2, но положение уже не выглядит столь катастрофическим. [c.229] Этот прогноз показывает удвоение энергопотребления за 50 лет. Следовательно, для устойчивого развития, т.е. для удовлетворения растущих потребностей и поддержания постоянных темпов экономического роста, в перспективе необходимо развивать энергетику, использующую практически неограниченный ресурс, безопасную в эксплуатации и достаточно чистую в экологическом плане. [c.231] Особенности России в контексте мировых тенденций. Для России, обладающей значительной ресурсной базой, проблемы нехватки ресурсов могут показаться не особенно актуальными. Однако из-за больших расстояний, на которые нужно передавать энергию, проблемы транспортировки топлива или произведенной энергии выходят на первый план. Поскольку в России большая часть производимой энергии потребляется в тепловой форме и передача непосредственно тепла сопровождается такими потерями, которые делают невозможным его транспортировку на большие расстояния, то приходится перевозить большие объемы топлива, что требует постоянно растущих затрат. Кроме того, сжигание ископаемого топлива вблизи мегаполисов приводит к ухудшению и без того не очень хорошей экологической обстановки. Поэтому переход на экономичный и относительно чистый вид топлива в будущем неизбежен. Анализ перспектив развития энергетики России на основе имеющихся данных о ресурсах и уровне технологий, проводимый в этом разделе, показывает, что требования достаточности ресурса, экономичности его утилизации, безопасности и экологической чистоты работы энергетических установок плохо совместимы. Из рассматриваемых в перспективе возможностей этим требованиям в наибольшей степени отвечает термоядерная энергетика, поэтому необходима значительная интенсификация исследований в этой области. Однако эксперименты по ядерному синтезу очень дороги и энергоемки, поэтому наличие излишков первичных ресурсов является фундаментом, на котором может быть построена энергетика будущего. Такие излишки могут образоваться как в силу повышения экономичности использования ТЭР, так и в связи с уменьшением темпов роста численности населения. [c.231] Основные тенденции изменения структуры населения России за последние десятилетия повторяют наблюдаемые процессы в большинстве европейских стран и состоят в уменьшении рождаемости при незначительном уменьшении смертности [13-16]. Особенность России (возможно, негативная в смысле прироста населения) — небольшая иммиграция, не позволяющая восполнить естественную убыль населения. [c.231] Учет демографического фактора приобретает особое значение при долгосрочных прогнозах, поскольку удельные показатели производства ВВП, первичных ТЭР, электроэнергии могут правильно характеризовать тенденции в развитии экономики и ТЭК только в предположении относительно стабильной численности населения. При составлении прогнозов развития энергетики надо учитывать, что рост потребности внутреннего использования ТЭР будет тормозиться снижением людских ресурсов. По-видимому, этот процесс будет сопровождаться абсолютным увеличением личного энергопотребления, что, возможно, приведет к еще большему спаду рождаемости. Таким образом, для поддержания устойчивого развития в мире новые принципы и технологии в энергетике могут быть востребованы уже в ближайшем будущем. [c.232] Вернуться к основной статье