Характеристика невозобновляемых энергоресурсов.

К этому виду энергоресурсов относят все виды органического топлива (твердое, жидкое и газообразное) и ядерное горючее. Невозобновляемые энергоресурсы в природе восстанавливаются очень медленно. Скорость накопления топлива, например, в недрах Земли в тысячи раз меньше скорости его потребления. 1. Органическое топливо. По опубликованным данным международной энергетической конференции (МИРЭК) общие мировые запасы топлива составляют 13,1 трлн.т. у. Т, из которых 83% приходилось на уголь. Основная масса геологических ресурсов твердого топлива приходится на каменный уголь (75%) и бурый уголь (25%).

Суммарные извлекаемые запасы составляют 7 трлн. т у. Т., из них 7% приходится на традиционную нефть, 9% на нефть, содержащуюся в сланцах и битуминозных породах, 5% - на природный газ и 79% − на уголь. Более 40% запасов твердого топлива приходится на территорию бывшего Советского Союза, около 30% − США, 15% − на страны Азии и 5% − на Европу.

Энергетические ресурсы принято характеризовать числом лет, в течение которых данного ресурса хватит для производства энергии на современном количественном уровне. Оказывается, если оценивать количество топлива по всем трем категориям; разведанные, возможные и вероятные запасы, то угля хватит на 600 лет, нефти - на 90, природного газа­ на 50 и урана (при применяемых сейчас реакторах на медленных нейтронах) ­на 27 лет.

Ядерная энергия. Одной из быстроразвивающихся отраслей топливно­энергетического комплекса является ядерная энергетика. В качестве исходного делящегося материала применяется изотоп урана с атомным весом 235 (ypaн-235). По оценке МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии) доказанные запасы урана, только в развивающихся странах, рентабельные к разработке (при цене до 80 долл/кг), равны 1,7 млн, т. Мировые геологические ресурсы урана по сведениям МИРЭК составляют 3,16 млн. т. Уран в природе распространен достаточно широко, однако в ураносодержащих рудах промышленного значения урана-235 содержится от 0,1 до 0,7%, Применение реакторов-размножителей позволит использовать содержащийся в рудах уран-238. С учетом расширенного воспроизводства ядерного горючего в качестве ресурсов для ядерной энергетики можно будет рассматривать и бедные урановые руды, океанскую воду, ураносодержащие кислые породы и геологические ресурсы тория.

Следует обратить внимание на две особенности использования урана:

• в ближайшие 20 ... 30 лет ядерная энергетика может внести заметный вклад только в выработку около 20% полной выработки энергии в мире.

• в современных реакторах на медленных (тепловых) нейтронах каждое «сгоревшее» ядро урана-235 порождает новые делящиеся ядра урана-233 или плутония-239 в количестве от 0,6 до 0,8.

С учетом разведанных запасов урана все это означает, что если ядерная энергетика будет вырабатывать всю потребляемую ныне электроэнергию, то срок исчерпания природного урана увеличится до 60 ... 70 лет.

Исходя из сказанного, все виды топлива во всех категориях будут сожжены за 800 лет. Если же расход будет вестись на уровне энергетики теплового барьера, то все сгорит за 80 лет. В действительности, видимо, энергопроизводство сначала в течение 75 лет будет расти до определенного барьера и далее останется на этом уровне. Тогда все виды используемого сейчас топлива будут истрачены через 130 лет, т.е. в начале ХХII в. Если доля каждого вида топлива в общем энергобалансе будет пропорциональна запасу, то все они исчерпаются одновременно, т.е. каждого топлива хватит на 130 лет. При этом уголь должен обеспечивать 70% энергии, нефть - 11 %, природный газ - 7%, гидроэнергия - 5%.

На основании проведенного анализа можно дать более определенный ответ на вопрос, какие источники энергии и в какой мере целесообразно использовать сейчас и в ближайшие 25 ... 50 лет, пока будет создаваться возобновляемая энергетика. Для больших стран и регионов, по-видимому, примерно оптимальна приведенная среднегодовая пропорция использования видов топлива, при которой их исчерпание происходит одновременно. Однако ценность газа и особенно нефти как сырья для химической про­мышленности требует уменьшения их доли в энергобалансе. Эта тенденция неизменно прослеживается в США с 1970 г. и прогнозируется на начало XXI в.. Так, с 1970 г. доля угля в энергобалансе равномерно возрастала с 12,5 до 23%, газа - с 35,6 до 21 %, нефти - снижалась с 45 до 41 %, причем доля гидроэнергетики осталась неизменной на уровне 5,5%, а доля атомной энергии возросла до 10% и далее не меняется (табл. 8.1).

Для создания экологически чистой угольной энергетики в США проведена огромная работа, созданы новые технологии сжигания угля, исключающие выбросы вредных газов, построена соответствующая техника. У нас в стране, несмотря на большие запасы угля, происходит (за этот же срок) снижение его доли с 40 до 12%, доля газа повышается с 22 до 37%, доля нефти практически остается на уровне 33%, а доля ядерной энергетики с 1975 г. возрастает до 12%. ,Объективности ради, отметим, что слабое исполь­зование угля в нашей энергетике при экологически устаревшей технологии его сжигания, видимо, оправдано.

В перспективе, разумеется, нельзя ориентироваться на полное исчерпание запасов. Сжигать все до конца можно, лишь не думая о будущих поколениях, о судьбе цивилизации через столетия. Оставлять для потомков опустошенную планету аморально. Поэтому из отпущенных на 130 лет ресурсов допустимо использовать лишь небольшую часть, что можно обеспечить только масштабным использованием возобновляемых источников энергии. Таким образом, нравственные, экологические, ресурсные, социальные императивы требуют немедленного развития и использования солнечной, ветровой, океанической энергий. Все это диктует необходимость уже к середине XXI в. довести мировое энергопроизводство за счет возобновляемой энергии, в основном солнечной и ветровой, хотя бы до уровня, сравнимого с сегодняшним мировым энергопроизводством. Чтобы достичь этого, нужно вводить в действие во всем мире в год в среднем мощности, равные 100-150 млн кВт. Доля нашей страны составит 15-20 млн кВт в год. Только создание глобальной программы по использованию возобновляемых источников энергии, аналогичной космической или атомной программе, может дать успех. В противоположность тем программам, в рамках которых государства действовали раздельно, глобальная программа чистой энергии может стать впечатляющим примером широкого мирового сотрудничества наций, направленного, по существу, на выживание человечества.