Статус энергетических ресурсов

Ископаемое топливо (уголь, нефть и природный газ) формируется, как подсказывает его название, при распаде и изменениях глубоко захороненной органической материи, в основном лесных растений. Эти процессы длятся миллионы лет, так что ресурсы ископаемого топлива для всех практических целей невозобновимы.

Период истощения для нефти и природного газа составляет примерно по 50 лет. Была проведена геологическая разведка этих ресурсов, и сейчас среди геологов-нефтяников существует единое мнение, что добыча нефти-сырца и газа достигнет своего пика где-нибудь в период 2010-2020 гг. в зависимости от темпов использования и скорости перевода известных запасов в производство. С этого момента миру понадобится переходить на другой спектр источников энергии. Необычные источники гудроновых песков и нефтяных сланцев могут помочь в этой ситyaции, но общие поставки, экологический ущерб и потребности в воде, связанные с этими ресурсами, делают маловероятной сопоставимость их роли с той, что сейчас играют обычная нефть и газ.

Уголь имеется в изобилии, его период истощения более 200 лет. Общая практика открытой добычи угля, однако, проблематична, как и экологические проблемы его сжигания. Уголь, без сомнения, продолжит быть основной энергетической составляющей, но его следует разрабатывать с осторожностью.

Период истощения урана, топлива для ядерной энергетики, такой же, как у нефти. Ядерные реакторы не имеют широкой поддержки населения, однако и долгосрочное хранение отработанного топлива является источником продолжающегося беспокойства. В результате использование атомной энергии не растет и запасов урана, по-видимому, достаточно на весь ХХI в., если не возникнет значительных изменений.

ТАБЛИЦА 5.3 Глобальное потребление энергии в разрезе источников энергии
	и по секторам, ЭДж/год
	Уголь	Нефть	Газ	Ядерная	Гидро	Электрич	Тепло	Био-	Итого
						еская		масса
Первичная									385
(1990)	91	128	71	19	21			55
Конечная
(1990)	36	106	41			35	8	53	279
Промышлен:
ность	25	15	22			17	4	3	86
Транспорт	1	59	О			1	О	О	61
Другие	10	18	18			17	4	50	117
Сырье	0	14	1					О	15
Первичная
(1998)	92	151	80	27	9			44	403

Источники данных: N. Nakicenovic et. аl., Energy primer, в Climate Chaпge 1995: Impacts, Adaptatioпs aпd Mitigatioп о/ Climate Chaпge, R.T. Watson, М.С. Zinyowera, and R.H. Moss, eds., 75-92, Cambridge, U.K: Cambridge Univeristy Press, 1996, and Intemational Energy Association, Eпergy Statistics, http.jjwww.iea.org/statist. 18 июня 2001 г.

Маловероятно, что другие источники энергии - биомасса, геотермальная; солнечная, энергия воды и ветра - обеспечат хотя бы 25% потребностей в энергии в течение нескольких следующих десятилетий даже при наиболее оптимистичных сценариях развития. Широкое внедрение ограничено запасами (биомасса), природой (геотермальная, энергия воды и ветра), технологией и природой (солнечная энергия) и экологическими соображениями (энергия воды).

Из-за наличия этих ограничений весьма вероятно, что середина ХХI в. увидит коренные сдвиги в структуре источников энергии. Газификация угля может играть серьезную роль в этом процессе, хотя она в настоящее время ограничена технологически и экономически неблагоприятна. Возможной альтернативой, в особенности если глобальное изменение климата усилит сдвиг в сторону от ископаемого топлива; может стать новое поколение ядерных реакторов с автоматическим контролем безопасности. Такой переход потребовал бы разработки надежных международных подходов к утилизации ядерных отходов и значительного уровня образования общественности. Этот переход может оказаться наилучшей из доступных альтернатив в ближaйшиe десятилетия.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ ОГРАНИЧЕННЫЕ РЕСУРСЫ

Добыча и переработка минералов требует большого количества энергии, которое зависит от выделяемого металла и класса перерабатываемой руды. Когда какой-либо элемент имеется в достаточном количестве для того, чтобы находиться над минералогическим барьером, Т.е. материнская порода может называться рудой, а не горной породой, минералы освобождают от окружающей их материнской породы дроблением и перемалыванием, а затем концентрируют в процессе разделения, например флотации. Получающийся в итоге концентрат минералов может быть затем очищен для получения требуемого металла.

Ситуация с медью ясно иллюстрирует связь между классом руды и энергией. Добыча и переработка относительно эффективны для медной руды (материнской породы, содержащей минералы сульфида меди), хотя энергетические проблемы определенно имеются. Однако полагают, что при содержании минерала менее 0,1% медь рассредоточена в виде твердого раствора внутри силикатных минералов, а не концентрирована в минеральной форме. Для добычи рассредоточенной меди необходимо отделять и перерабатывать сами силикатные минералы. Затраты энергии на эти процессы чрезвычайно велики, поскольку химические связи между атомами в силикатном минерале гораздо сильнее связей атомов в минерале сульфида меди. Металлургический опыт подсказывает, что общие энергетические затраты будут примерно в 10 раз больше в расчете на восстановленный атом меди, если потребуется извлечение ее из силикатных минералов. На рис. 5.3. приведена лог-лог-зависимость потребляемой энергии от класса руды при извлечении меди. График показывает, что извлечение меди из руды с содержанием 0,01% потребует примерно в 100 раз больше энергии, чем для руды с содержанием меди 0,1%.

Рост затрат энергии такого масштаба, по-видимому, не будет основным фактором в общем предложении энергии поскольку отрасли, добывающие цветные металлы, используют только малую часть глобального предложения энергии. Тем не менее более интенсивное использование энергии будет неизбежно вызывать рост цен на добываемый металл. Темпы рециклирования в этих обстоятельствах будут расти, но, вероятно, не будут поспевать за растущим спросом, который ожидается на дешевые материалы. Результатом, по-видимому, будет сокращение или прекращение невыгодного использования материалов, добыча или переработка которых требует высоких затрат энергии и побуждает заменять более распространенными материалами менее распространенные там, где такие замены имеют технологический смысл.