CC BY
47
I
ТЕМА НОМЕРА
36
на минимальные значения коэффициента поглощения (ослабления).
Это приводит к резкому снижению эффективности нагрева воды излучением в спектральном диапазоне 200-1000 нм, в котором содержится около 70% энергии, приходящейся на весь диапазон 200-2500 нм, и существенному снижению эффективности применения максимальных значений интенсивности солнечного излучения.
Для повышения эффективности поглощения необходимо использовать дополнительные специфические абсорберы, размещенные в воде в коллекторе, позволяющие резко повысить коэффициент поглощения воды и эффективность поглощения энергии солнечного излучения в коллекторе прямого облучения.
Для указанных целей в качестве таких абсорберов предлагаются наночастицы различных размеров, формы, строения, изготовленных из различных металлов (материалов), позволяющие реализовать поверхностный плазмонный резонанс со значительным пиком поглощения, что ведет к повышению эффективности поглощения солнечного излучения.
Высокие значения коэффициентов преобразования оптического излучения в тепловую энергию определяются соответствующими характеристиками наночастиц, обеспечивающих возрастание термической теплопроводности и стабильность наножидкостей и существенно расширяющих область спектра солнечного излучения при значительном поглощении. Следует отметить, что предлагаемое использования наночастиц представляет значительный интерес для Беларуси и может быть реализовано на основе разработок в сфере солнечных тепловых нанотехно-логий. СП
http://innosfera.by/2017/08/thermal_energy
ЛИТЕРАТУРА
1. REN 21 2016. Renewables 2016 Global Status Report.- París, 2016.
2. Сидорович В. Мировая энергетическая революция: Как возобновляемые источники энергии изменят наш мир.- М., 2015.
3. Денисов В.В. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии.- М., 2015.
4. Гибилиско С. Альтернативная энергетика.- М., 2010.
5. ДорофейчикА.Н.Возобновляемые источники энергии:учебное пособие.- Гродно,2013.
6. Кривошеев Ю.К., Хутская Н.Г. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии.-Минск, 2011.
7.
Елистратов В.В. Возобновляемая энергетика.- СПб., 2013. Boxwel M. Solar Electricity Handbook 2014.- Greenstream Publishing, 2013.
9. Kalogirou S.A. Solar Energy Engineering, Processes and Systems.- Academic Press, 2013.
10. Walker A. Solar Energy: Technologies and Project Delivery for Buildings Publisher.- RSMeans, 2013.
Полный список литературы размещен на сайте innosfera.by
Резюме. В статье рассмотрен мировой опыт использования горючих сланцев, который учтен как один из источников использования сырья в энергетике, энергохимии и нефтехимии. Отражена актуальность экологических аспектов при их промышленной добыче. Справедливо отмечено, что сохранение природного разнообразия не является первоочередным интересом сланцевых промышленников.
Ключевые слова: использование горючих сланцев, технологии добычи, экономическая оценка, энергетическое и химическое сырье, промышленное освоение, экологические аспекты.
УДК 553.541:665.6
Александр Цедрик,
младший научный сотрудник,аспирант Института экономики НАН Беларуси
Концепция национальной безопасности Республики Беларусь в составе основных угроз выделяет истощение минеральных ресурсов. Также в данном контексте следует отметить недостатки организации их учета и низкое самообеспечение ими. В соответствии со стратегией развития геологической отрасли и интенсификации освоения минерально-сырьевой базы страны до 2025 г., предусматривается разработка экономического механизма ресурсополь-зования и системы экономических показателей, позволяющих оценить эффективность вовлечения полезных ископаемых в хозяйственный
оборот (в частности, местных видов топлива высокого качества), повышение ответственности за принятие управленческих решений в сфере недропользования [1].
Основными источниками сырья для промышленности традиционно считают природный газ и нефть, занимающие большую часть в топливно-энергетическом балансе (ТЭБ) СНГ. Для устойчивого развития любого государства сырьевая база должна обладать высокой гибкостью. Лучше полагаться на применение различных взаимозаменяемых видов органического сырья. В частности, в нашей республике имеются потенциальные, пока неразрабатываемые месторождения горючих сланцев. Для некоторых регионов их использование сейчас может быть экономически целесообразно. Если принять во внимание вола-тильность цен на энергоносители, имеет смысл провести более тщательный анализ перспектив вовлечения данного вида сырья в народнохозяйственный комплекс с учетом современных тенденций и технологий.
Полезные Количество месторождений, шт. Балансовые запасы, млн тонн
ископаемые разведанные разрабатываемые
Нефть 78 54 55,6
Уголь бурый 4 - 144,9
Горючие сланцы 2 - 422,3
Торф 72 50 160,6
Энергетика Беларуси всегда базировалась на импортируемых высококачественных углеродах. Из местных топливно-энергетических ресурсов (МТЭР) в баланс вовлечены только нефть, торф и дрова. В структуре потенциальных МТЭР государства более 50% приходится на долю горючих сланцев (ГС), которые из-за высокой зольности и низкой теплотворной способности признаются недостаточно эффективным топливом [2].
^ходя из табл. 1, можно сделать вывод, что основу топливной и энергетической промышленности Беларуси составляет нефть. Бурый уголь и горючий сланец пока не вовлечены в народнохозяйственный комплекс. В современных
геополитических условиях, в связи с заключением между странами ОПЕК в конце 2016 г. соглашения по сокращению объемов добычи нефти, следует снова изменить сценарии развития некоторых альтернативных ее вариантов и пересмотреть роли группы полезных ископаемых, имеющих в составе полезную энергию.
Важны все потенциальные источники получения углеводородного сырья (УВС), к которым относятся горючие сланцы. Мировой опыт их применения требует дальнейшего изучения и позволяет рассматривать ГС в энергетике и нефтехимическом комплексе. Науке и промышленности они интересны как местное энергохимическое сырье.
Показатель | 2015 г. 2016 г. 2020 г. 2025 г. 2030 г. 2035 г.
Сланцевая нефть в США, млн барр. в сутки 1,00 1,27 2,00 3,00 3,00 2,75
Сланцевая нефть, % от глобального предложения всего рынка углеводородов 1 1 2 3 3 3
Таблица 1. Состояние минерально-сырьевой базы Беларуси
Источник: [1]
Таблица 2. Текущее
и проектируемое производство сланцевой нефти в мире, в том числе в США, 2015-2035 гг. [5]
Источник:
Salameh M.G. Impact of U.S. Shale Oil Revolution on the Global Oil Market, the Prise of Oil & Peak Oil / International Association for Energy Economics. Energy Agency (IEA). Oil Market Report. 14.06.2016.
£
ТЕМА НОМЕРА
Прогресс, достигнутый в технологиях добычи нефте-газа, предполагает освоение и последующее использование ГС в России, Украине, Узбекистане и Беларуси со стоимостью, эквивалентной установленной на мировом рынке. Масштабное освоение сланцев нуждается в разработке организационно-экономического механизма, в основе которого находится экономическая оценка данного вида топлива [3].
Крупнейшим игроком на рынке сланцедобычи и слан-цепереработки и производителем нефти глобального масштаба являются США, которые за короткое время кардинально изменили свою позицию в мировой нефтяной иерархии. Еще недавно прогнозы относили эту страну к категории чистого импортера углеводородов, а в конце 2015 г. Конгресс отменил запрет на экспорт нефти-сырца, который действовал более 40 лет [4], но технологический прорыв в сланцевой нефтедобыче обеспечил ускорение темпов роста отрасли.
По самому скромному прогнозу, в Соединенных Штатах производство сланцевой нефти возрастет к 2030 г. до 2,75 млн барр. в сутки (табл. 2). При этом необходимо учитывать, что даже незначительный дефицит всеобщего предложения повысит цены на рынке нефти, что может привести к увеличению объемов добычи в США. Вместе с тем в условиях избытка мирового производства и запасов нефти сланцевая добыча сокращается.
Перспективы влияния данного государства на мировой рынок зависят от интенсивности технологического развития,
дальнейшего повышения рентабельности производства нетрадиционной нефти, а также разработки шельфо-вых месторождений и доступа к федеральным землям [5].
Итак, все более значимым регулирующим фактором рынка нефти становится добыча сланцевой нефти. В основе его происхождения -ограниченная чувствительность предложения традиционной нефти относительно движения цен вследствие продолжительного временного лага между принятием инвестиционного решения и началом разработки месторождения. Добыча сланцевой нефти элиминирует влияние этой закономерности благодаря двум особенностям. Во-первых, период между принятием решения пробурить новую скважину и началом добычи измеряется неделями, а не годами, как в случае традиционной нефти. Во-вторых, продолжительность функционирования скважины сланцевой нефти гораздо короче: ежедневное производство снижается приблизительно на 75% в первый год эксплуатации [6].
В основе промышленной классификации горючих сланцев должен иметься подход, позволяющий выбрать наиболее рациональное направление их использования [7]. Освоение запасов твердых горючих ископаемых (ТГИ) условно может быть разделено на 3 направления:
■ энергетическое (добыча и сжигание как котельное топливо);
■ энерготехнологическое (добыча
и использование в качестве сырья для производства цемента с попутным получением энергии);
■ энергохимическое (добыча и переработка в более ценное энергетическое и химическое сырье).
Из горючих сланцев получают основные продукты - газ, смолу, пирогенную воду и твердый остаток, на базе которых формируются различные комплексы продукции сланцепереработки.
Первое направление более полувека назад было внедрено в Эстонии, где большая часть добываемого сланца сжигается на Нарвской и Прибалтийской теплоэлектростанциях. Вероятнее всего, развитие данного направления будет ограничиваться увеличением требований к производственной и экологической безопасности, которая приведет к дестабилизации экономических показателей в сфере энергетического комплекса [8]. Например, Сызранская ТЭЦ (Россия), ранее использовавшая сланец Кашпирского месторождения, из-за ухудшения экологических условий была переведена на мазут и газ [3]. Около 60% мирового сланца предназначено для сжигания в качестве топлива в котельных, но при таком применении ГС имеют серьезные недостатки, например низкую теплоту сгорания и высокую зольность [4].
Второе направление промышленного освоения сланцев развивается там, где наличие керогена в сланцевой породе в общем объеме невелико и ее минеральный состав способен освоить цементный клинкер высокого качества (например, в Германии) [10, 11]. В такой ситуации объемы использования сланцев в качестве сырья для цементной промышленности несоизмеримы с величиной их запасов. Поэтому основной путь развития промышленного освоения ГС заключен в способе получения энергохимического сырья высокого качества. В процессе нагревания они
выделяют больше высокосортных продуктов, находящихся в жидком и газообразном состояниях, чем любое имеющееся на сегодня топливо [9].
Суть третьего направления заключена в переработке горючих сланцев в ценное энергетическое и химическое сырье. Важно отметить существующие и перспективные технологии, внедренные для промышленной добычи и переработки горючих сланцев в сырье для последующего их применения в отраслях для стран СНГ [3]. Термохимические реакции, протекающие при их нагревании, чаще всего обладают положительным тепловым балансом (начиная с некоторой температуры начального подогрева), в результате в реакции участвует все большее количество вещества исходного продукта [9].
Получаемый сланцевый газ должен быть максимально использован на месте добычи, поскольку перемещения на большие расстояния делают его нерентабельным, а логистические издержки приносят высокие затраты. Кроме того, газосланцевые плеи занимают значительные по площади территории, выходящие из хозобо-рота по причине его окончательной разработки. Это относится уже к разряду экологической катастрофы.
Горючие сланцы следует рассматривать как возможность получения широкого спектра продуктов в результате их глубокой переработки. Так, из них получают бензол, толуол, тиофен, серу, которые широко применяются в разных отраслях экономики (химический комплекс, нефтехимия). Установлено, что сланцевой нефти в 13 раз больше, чем запасов традиционной. При
Устойчивое развитие
I
современном уровне потребления этих энергоресурсов должно хватить на 300 лет непрерывной добычи [3].
Для энергетического и технологического использования особо важны обширные ресурсы ГС, термическая переработка которых позволяет выделять сланцевую смолу в количествах, во много раз превышающих по объему разведанные ресурсы нефти. Экологические факторы их промышленной добычи актуальны, но сохранение природного разнообразия не является первоочередным интересом сланцевых промышленников. Такая добыча сланца и его дальнейшая переработка отрицательно влияют на экологическую обстановку, водный и воздушный бассейны, ландшафт, недра, флору и фауну. Формирующиеся при прямом сжигании выбросы в атмосферу включают в себя огромное количество оксидов серы, азота, углеводородов, сероводорода, фенолов и других опасных соединений. В момент работы с ГС формируются зола и остатки полукоксования, а также отвалы пустой породы, занимающие обширные площади земной поверхности. Сточные воды чаще токсичны и непригодны для хозяйственной деятельности. Однако комплекс названных факторов не позволяет считать использование сланцев в химии и энергетике экономически неоправданным [10, 12]. Естественно, к принятию решения по развитию переработки ГС следует подходить комплексно и учитывать все экономические, энергетические и экологические аспекты. Существующие способы разработки месторождений ГС требуют внушительных материальных и трудовых затрат [12].
На основании многолетних исследований горючих сланцев во всем мире и их практического применения в некоторых странах можно сделать вывод, что сланцевые нефть и газ имеют хорошие перспективы использования, в частности в Беларуси (на примере Украины, Польши, Эстонии).
Важно подчеркнуть, что извлечение горючих сланцев осложнено способом добычи: открытый - более дорогостоящий по сравнению с шахтным и с экологической точки зрения не оправдан. Данный вопрос требует более точных и глубоких расчетов [13]. СИ
Статья поступила в редакцию 16.06.2017 г.
In article the description of international experience of use of combustible slates which is considered as one of sources of use of raw materials in power, power chemistry and petrochemistry is provided in Republic of Belarus. On the basis of the analysis the author has shown important problems from the ecological point of view. The nearby territory suffers from the wrong way of production and irrational recycling. Special attention is paid to vectors of application and ways of economic use of this type of minerals, first of all, in the industry.
f.HJ^ http://innosfera.by/2017/08/Oil_shale
ЛИТЕРАТУРА
1. Стратегия развития геологической отрасли и интенсификации освоения минерально-сырьевой базы Республики Беларусь до 2025 г.- Минск, 2013.
2. КовхутоА.М. Сланцы есть, газа нет // Рэспубл(ка. 24.06.2014.
3. Зафарова А.М. Комплексная и безотходная переработка горючих сланцев на базе собственных энергоносителей // Концепт. 2014, Т. 20. С. 4216-4220.
4. Сечин И. Инвестиции в условиях неопределенности. Выступление президента компании «Роснефть» на саммите энергетических компаний на Петербургском международном экономическом форуме // Эксперт. 2016, №26. С. 30-34.
5. Хрусталева Т.К. Минеральное сырье. Горючие сланцы: Справочник.- М., 1997.
6. Малова Т.А., Сысоева В.И. Мировой рынок нефти: поиск равновесия в условиях новой «нефтяной» реальности // Вестник мГи МО-Университета. 2016, №6 (51). С. 115-124.
7. Dale S. New Economics of Oil. Society of Business Economists Annual Conference, London, t 13.10.2015 // http://www.bp.com/content/dam/bp/pdf/speeches/2015/new-economics-of-oil- S spencer-dale.pdf. й.
8. Карасев Г.К. Отчет о научно-исследовательской работе «Разработать методику и оценить < ресурсы угольного метана».- Ростов-на-Дону, 2006. TT
9. Использование горючих сланцев // Все о горном деле. Добывающая промышленность // http:// о industry-portal24.ru/fiziko-himicheskaya-geotehnologiya/961-ispolzovanie-goryuchih-slancev.html. =
10. Стрижакова Ю.А. Развитие и совершенствование переработки горючих сланцев с получе- ~ нием химических продуктов и компонентов моторных топлив: дис. ... д-ра техн. наук.- з Самара, 2011. «
0Q
11. Гольдштейн Л.Я Энергоклинкерное сжигание. Комплексные способы производства § цемента.- М., 1985. |
12. Проблемы и перспективы использования горючих сланцев в Украине: материалы VIII Все- * российской конференции с международным участием «Горение твердого топлива, Ново- ж сибирск, 13-16.11.2012 г. / под ред. А.М. Осипова [и др.].- Новосибирск, 2012. С. 75.1-75.8. «t
13. Цедрик А.В. Экологические аспекты возможных последствий использования горючих сланцев в Республике Беларусь // Материалы Всероссийской научной конференции «Вторые Максаковские чтения», 12.04.2017 г.- М., 2017. С. 111-114. 39
