CC BY
24
УДК 327, 330, 502.3
DOI 10.29003/m2436.0514-7468.2020_43_3/314-327
РОЛЬ ГЕОПОЛИТИЧЕСКИХ, КЛИМАТИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В СООТНОШЕНИИ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ И ИСКОПАЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ЭНЕРГИИ
В.Н. Башкин*
Рассмотрение геополитических, климатических и технологических факторов показало главенствующую роль природного газа как источника энергии при оценке соотношения между возобновляемыми и ископаемыми источниками. Рассмотрены примеры зимы 2020-21 гг., подтверждающие, что именно природный газ является относительно дешёвым и экологически чистым источником энергии (энергоносителем), причём именно как самостоятельный источник, а не компенсирующий возобновляемые источники энергии (ВИЭ).
Ключевые слова: источники энергии, возобновляемые источники энергии, природный газ, уголь, геополитика, климат, технологии.
Ссылка для цитирования: Башкин В.Н. Роль геополитических, климатических и технологических факторов в соотношении возобновляемых и ископаемых источников энергии // Жизнь Земли. Т. 43, № 3. С. 314-327. DOI: 10.29003/ m2436.0514-7468.2020_43_3/314-327
Поступила 17.03.2021 / Принята к публикации 25.08.2021
THE ROLE OF GEOPOLITICAL, CLIMATIC AND TECHNOLOGICAL FACTORS IN ESTABLISHING THE RATIO OF RENEWABLE AND FOSSIL ENERGY SOURCES
V.N. Bashkin, Dr. Sci (Biol.) Institute of Physico-Chemical and Biological Problems of Soil Science, Russian Academy of Sciences
In assessing the relationship between renewable and fossil energy sources, consideration of geopolitical, climatic and technological factors has revealed the dominant role of natural gas as an energy source. Examples of the winter 2020-21 are here considered, confirming that natural gas is a relatively cheap and environmentally friendly source of energy (energy carrier). This happens to be true of natural gas as an independent source, not merely as a compensator of renewable energy sources.
Keywords: energy sources, renewable energy sources, natural gas, coal, geopolitics, climate, technology.
Введение. В последнее время в мире нарастают политизированные геополитические алармистские тенденции, имеющие конечной целью достижение так называемой климатической нейтральности используемого топлива к 2050 г. за счёт снижения себестоимости зелёной энергии и ухода от ископаемых источников энергии1. Это объясняется ростом содержания парниковых газов в атмосфере Земли вследствие сжигания ископаемого топлива и подаётся как довод для перехода на возобновляемые источники энергии (ВИЭ) без сколь-либо научно обоснованных доказательств. При этом игнорируется тот факт, что
* Башкин Владимир Николаевич - д.б.н., профессор, гл.н.с. Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино; vladimirbashkin@yandex.ru.
1 https://www.profinance.ru/news/2020/10/01/bzkx-mea-solntse-mozhet-stat-glavnym-istochnikom-elektro-energii-v-evrope-uzhe-cherez-.html
314 Жизнь Земли 43(3) 2021 314-327
суммарные антропогенные выбросы углеродсодержащих газов составляют менее 5% суммарных природных потоков, т. е. находятся в пределах ошибки измерений и расчётов [14]. В частности, по данным В.В. Снакина и коллег, антропогенные потери метана при его добыче и транспортировке составляют от 3 до 5% глобального баланса [10]. Кроме того, не принимается во внимание и широко известная цикличность как хода температуры на Земле, так и химического состава атмосферы в историческом и геологическом масштабе времени.
Однако после известных событий зимы 2020-21 гг., когда замерзали целые страны и регионы, прямые экономические потери достигли нескольких миллиардов долларов, с учётом косвенных - нескольких сотен миллиардов, а потери человеческих жизней исчислялись десятками и сотнями, причём на фоне ковидной пандемии, необходимо понять, что послужило причиной таких событий. Резонно оценить мировой рынок источников энергии (энергоносителей), их динамику и перспективы использования, выявить роль геополитических, климатических и технологических факторов при оценке соотношения между возобновляемыми и ископаемыми источниками энергии.
Среди возобновляемых источников энергии традиционно рассматриваются солнечная и ветровая энергетика, как наиболее используемые, а среди ископаемых - природный газ и уголь, как используемые напрямую. Учитывая несомненную неэкологич-ность угля, его роль как энергоносителя снижается даже в таких странах, как Китай и Индия; эта тенденция просматривается и на перспективу.
При этом и в Международном энергетическом агентстве (МЭА) прогнозируют, что «зелёная» индустрия может отнять, например, у угля звание самого дешёвого источника энергии. Использование ВИЭ возрастает в ряде стран, особенно в Европе и Северной Америке [17].
Природный газ, в сравнении с углём, является относительно дешёвым и более экологичным ископаемым источником энергии, и именно этот энергоноситель может быть основным на ближайшую и отдалённую перспективу. Отсюда вытекает, в частности, вопрос: что ждёт мировой рынок газа и какое место уготовлено на нём России в настоящее время, через десять и даже через тридцать лет? Рациональные оценки и прогнозы показывают, что рост потребления газа в мире уже произошёл в первые месяцы 2021 г., к 2030 г. это возможно на 15% к уровню 2019 г. (в 2020 г. в связи с тёплой зимой потребление упало на 3,5%) до 4,55 трлн м3. Планируется, что примерно 70% этого прироста придётся на спрос в странах Азиатско-Тихоокеанского региона и Северную Америку [16]. В связи с развитием местной добычи из этого прироста более 40% обеспечат страны Юго-Восточной Азии, Китай и Индия. Это выглядит логичным, поскольку азиатские страны продолжат свой переход с угля на более экологичный газ в производстве электричества, в промышленности и бытовом секторе. Отмечается также и увеличение использования газа в качестве газомоторного топлива.
Согласно оценочному прогнозу на 2050 г., мировая экономика будет нуждаться в 18-19 млрд т нефтяного эквивалента первичной энергии и роль газа будет только возрастать. Относительная доля природного газа, как наиболее экологически чистого из всех видов ископаемого топлива, в мировом энергобалансе может вырасти до 28% к 2050 г. при том, что в 2019 г. эта величина была лишь 23%. Считается, что пропорциональная доля СПГ к 2050 г. увеличится как минимум вдвое, и объёмы его поставок превысят соответствующие объёмы трубопроводного газа [16].
Такой прогноз может оказаться очень выгодным как для России, так и для других газодобывающих стран, обладающих значительными запасами газа. Что касается имен-
но России, то она обладает широкой трубопроводной инфраструктурой для транспортировки газа и на Запад, и на Восток. Это конкурентное преимущество позволит оставаться надёжным поставщиком природного газа (метана). Следует также подчеркнуть, что РФ является производителем СПГ. С учётом относительной географической близости добычи СПГ в Арктике и на Дальнем Востоке к основным его потребителям в азиатском регионе уже проявляются соответствующие конкурентные преимущества.
Целью данной статьи является рассмотрение роли геополитических, климатических и технологических факторов в соотношении возобновляемых и ископаемых источников энергии.
Геополитические факторы. Согласно прогнозу [16], объём производства газа к 2050 г. может составить почти 6 трлн м3, а его использование прогнозируется в соответствии с ключевыми факторами потребности в этом источнике энергии (табл. 1).
Таблица 1. Перспективы использования природного газа до 2050 г.
Table 1. Prospects for the use of natural gas up to 2050
Ключевые факторы развития газовой отрасли
В 2020 г. наблюдался как крайний переизбыток предложения на рынке, так и крайняя напряжённость
Рыночный спрос 2020 г. был обусловлен ростом Китая и Индии в совокупности на 9,5 метрических тонн (МТ)
Спрос на СПГ устойчив
К 2035 г. потребуется около 100 млн т дополнительных мощностей по сжижению и более 200 млн т к 2050 г.
Изменение спроса на газ
Основные параметры развития
Волатильность цен, наблюдавшаяся в конце 2020 -начале 2021 гг., скорее всего, сохранится и в среднесрочной перспективе. Жёсткий баланс между спросом и предложением к 2025 г. создаст колебания цен, поскольку непредсказуемые события перевернут рынок между ограниченностью и избыточным предложением
Азия продолжит стимулировать рост мирового спроса на СПГ. Однако Китай станет менее важным драйвером спроса на СПГ после 2035 г. и увидит пик спроса примерно в 2040 г. Южная и Юго-Восточная Азия возьмут на себя роль ключевых драйверов спроса
Спрос на СПГ вырос на 1% в 2020 г., в то время как мировой спрос на газ снизился. В долгосрочной перспективе доля СПГ в мировом газоснабжении увеличится с сегодняшних 13% до 23% к 2050 г., поскольку он удовлетворяет рост спроса и заменяет сокращающиеся поставки трубопроводного газа и его добычу
Большая часть этих мощностей, скорее всего, поступит от американских проектов, представляющих собой долгосрочные предельные мощности по поставкам СПГ, и их необходимо будет дифференцировать либо с коммерческой точки зрения, либо по интенсивности выбросов. В настоящее время строится 138 млн т СПГ мощностей. Также будет рост производства СПГ в Катаре, Австралии и России
Спрос на газ в транспортном секторе должен вырасти к 2035 г. на 50 млрд м3 при совокупном годовом темпе роста в 2,2%. В Европе, Японии и Северной Америке потребление газа для производства электроэнергии снизится. Спрос на газ в промышленности и газохимии вырастет после 2035 г.
Описанные перспективы использования природного газа сталкиваются с геополитическими интересами различных стран. С этой точки зрения одним из важнейших факторов, определяющих расстановку и взаимодействие различных геополитических сил в XXI веке, становится борьба за добычу и использование природных энергетических ресурсов [7, 11].
Рассмотрим это на примере проекта газопровода «Северный поток-2» (СП-2), направленного на расширение поставок газа из России в Германию и другие страны ЕС. Этот проект реализуется, исходя из взаимных экономических интересов, основанных на прогнозируемом росте спроса на газ на рынках ЕС, а также потребности в укреплении энергетической безопасности ЕС. СП-2 позволит связать газопроводом Россию и Германию. Предполагается, что его общая мощность составит около 55 млрд м3 ежегодно. США выступают против этого проекта, т. к. он помешает продаже в ЕС сжиженного природного газа из Америки. Соответственно, реализация СП-2 оказалась под значительным влиянием политики, несмотря на объективную экономическую выгоду, которую достройка газопровода несёт всем участникам проекта. США выступают против строительства СП-2 исключительно из-за геополитики - газопровод предоставит России слишком большое влияние на ЕС. Кроме того, сложность реализации проекта заключается в необходимости учитывать энергетическое законодательство ЕС, а также в усилении влияния геополитических факторов на энергетическое сотрудничество Россия - ЕС, в т. ч. в связи с агрессивной энергетической дипломатией США, нацеленной на срыв его реализации, исходя из собственных геополитических интересов. Проведённое исследование экономических и геополитических аспектов СП-2, сравнение позиций его сторонников и противников, а также оценка перспективы проекта с применением методов факторного, экономико-статистического и геополитического анализов показали, что проект занимает передовые места не только в повестке дня политических и экономических отношений Россия - ЕС, но и мировой политики [5]. Можно заключить, что в настоящее время, несмотря на противодействие ряда стран, перспективы его реализации являются благоприятными. «Нам срочно необходима любая инфраструктура, позволяющая поставлять газ» (глава Wintershall Dea Марио Мерен о «Северном потоке-2» и российском газе)2.
Это отражает большие экономические преимущества данного проекта перед другими трубопроводными маршрутами. Важно подчеркнуть, что запуск газопровода СП-2 не только привнесёт серьёзный вклад в обеспечение энергетической безопасности Европейского сообщества, но и может выразиться в смягчении напряжённости между НАТО и Россией в Балтийском регионе, учитывая необходимость надёжного функционирования инфраструктуры газоснабжения, что исключает военные методы, или, другими словами, смягчает приёмы ведения гибридной войны и/или конфликтов в этом регионе.
Рассматривая приёмы и методы ведения гибридной войны против традиционных источников энергии и, в первую очередь, природного газа, поставляемого из России, нужно отметить настойчивое стремление ряда политиков перейти к применению т. наз. альтернативных источников энергии. Так, главный экономист Bloomberg NEF Себ Хенбест считает, что «традиционной энергетике осталось всего пять спокойных лет жизни»3. Потом произойдёт ключевой перелом, когда эксплуатировать угольную
2 https://www.kommersant.ru/doc/4704708?utm_referrer=https%3A%2F%2Fzen.yandex.com
3 https://www.profinance.ru/news/2020/10/20/bzsl-bloomberg-traditsionnoj-energetike-ostalos-spokoj-no-zhit-vsego-5-let.html
или газовую электростанцию станет дороже, чем построить новую солнечную или ветряную ферму. Базовый сценарий МЭА подразумевает, что страны будут делать всё от них зависящее для перехода на зелёную энергетику, благодаря чему средняя цена нефти в период до 2040 г. будет невысокой - 40 долл. за баррель4. В связи с этим необходимо отметить, что действительно в 2019 г. сектор солнечной энергетики Европы вырос на 104%, что стало рекордным показателем с 2010 г. (рис. 1).
Рис. 1. Годовой рост мощности сектора солнечной энергетики ЕС в ГВт [17]. Fig. 1. Annual capacity growth of the EU solar energy sector in GW [17].
Можно подчеркнуть также, что в ЕС, как главном покупателе российского газа, происходят существенные изменения в энергетической политике. Так, уже в ближайшее время здесь могут даже ввести углеродный налог за выбросы СО2 в атмосферу, а к 2030 г. ЕС планирует снизить выбросы углерода как минимум на 55% относительно уровня 1990 г. Для этого доля ВИЭ в ЕС должна удвоиться за десять лет. В кризисный 2020 г. «зелёная энергетика» в Евросоюзе впервые превысила использование нефти, газа и угля, её доля (38%) оказалась выше доли ископаемого топлива (37%). Однако в начале 2021 г. потребление последнего уже возвращается на докризисные уровни.
В рамках гибридной войны считается, что «переход мировой экономики на зелёную энергетику может обойтись России потерей 10-20% доходов бюджета к 2040 г.»5 (относительно среднего показателя за 2015-2019 гг.). И это ещё относительно небольшие потери среди стран-производителей. У стран с менее диверсифицированной экономикой, чем у России, потери могут дойти до 40% доходов бюджета. Среди них упоминается Саудовская Аравия, Нигерия, Ливия, Ангола, Азербайджан, Конго. Суммарно 40 стран - экспортёров нефти и газа могут недополучить около 9 трлн долл. до 2040 г., а все вместе мировые экспортеры до 13 трлн долл.
4 https://www.profinance.ru/news/2020/10/01/bzkx-mea-solntse-mozhet-stat-glavnym-istochnikom-elektro-energii-v-evrope-uzhe-cherez-.html
5 https://www.profinance.ru/news/2020/09/18/bzg1-jpmorgan-borba-s-izmeneniem-klimata-bolno-udarit-po-rossii-i-drugim-stranam-em.html
Однако даже в докризисном 2019 г. признавалось, что эта тенденция не является ещё невозвратной для ВИЭ: спрос на нефть и газ может вырасти в ближайшие годы, несмотря на все усилия правительств [8]. Это чётко и недвусмысленно проявилось во время зимнего периода 2020/21 гг. Так, поскольку собственная добыча газа в Европе продолжает неуклонно снижаться, признаётся, что Европе срочно необходима любая инфраструктура, позволяющая поставлять газ из России, Норвегии и других стран в Северо-Западную Европу. Только лишь из-за остановки добычи на месторождении Гронинген (в Нидерландах) был утерян объём примерно от 30 млрд до 50 млрд м3, ещё 10 млрд м3 (из Норвегии) будут перенаправлены по новому Балтийскому газопроводу в Польшу, в обход Северо-Западной Европы. Всё это уже существенно скажется на необходимых объёмах. Считается, что ЕС необходимы дополнительные объёмы газа по двум причинам: во-первых, для достижения европейских целей по защите климата, а именно по снижению выбросов, что предполагает замещение угля газом, и во-вторых, это позволит поддерживать цены на энергию в Европе доступными, а промышленность - конкурентоспособной. При этом зимой 2020/21 гг., так же, как это было в 2018 г., дефицит газа был компенсирован трубопроводным газом из России, благодаря которому в Европе были отопление, горячая вода и продолжала работать вся промыш-ленность6.
Климатические факторы. Климатический фактор является определяющим при оценке источников энергии. Рассмотрим это на примере использования энергоносителей зимой 2020/21 гг. В частности, важно оценить не только общее потребление энергии, но и наличие ресурсов газа в ПХГ, его поставки как в виде трубопроводного газа, так и СПГ. Необходимо оценить работоспособность ветрогенераторов и солнечных батарей. Наконец, несмотря на неэкологичность угля, его использование в кризисных ситуациях растёт.
Похолодание привело в странах ЕС к ускоренному отбору газа из подземных хранилищ. Но причины сложившейся ситуации кроются не только в низких температурах, но и в специфической ситуации с запасами, которая сложилась в начале 2020 г., а также в нехватке «зелёного» электричества в начале 2021 г. Чем холоднее становилось в Евросоюзе, тем больше ему требовалось газа. Однако большая разница в отборах из подземных хранилищ между текущим и прошлым годами связана ещё и со специфическим положением, которое, по оценкам А. Фролова, сложилось на европейском газовом рынке к началу 2020 г.7
Как известно, в рыночной экономике поставки СПГ являются максимально лабильными, поэтому его экспорт из США в Европу в 2019 г. был высоким в связи с закрытостью китайского рынка. Также выросли и поставки СПГ из России - в обоих случаях примерно на 15,5 млрд м3. Однако из-за холодной погоды в Азии зимой 2020/21 гг. поставки СПГ были переориентированы в этот регион, и началось интенсивное использование газа из ПХГ. К середине февраля 2021 г. объём запасов в подземных хранилищах Евросоюза, по данным АС81+, уменьшился до 41,7 млрд м3.8
Но не только холодная погода внесла свою лепту в ускоренный отбор газа из ПХГ. Евросоюз подвели возобновляемые источники энергии. Если в январе 2020 г. в Германии ветровые и солнечные электростанции выработали 16,18 ТВтч и 1,23 ТВтч соответственно, то в январе 2021 г. ветер обеспечил 11,68 ТВтч, а солнце - 0,69 ТВтч. Соот-
6 https://www.kommersant.ru/doc/4704708?utm_referrer=https%3A%2F%2Fzen.yandex.com
7 https://iz.ru/1127755/aleksandr-frolov/gazovyi-repertuar
8 Там же
ветственно, если газовые электростанции за тот же период прошлого года произвели 5,84 ТВтч, то в этом году - 7,73 ТВтч. Значительно выросло производство электроэнергии из угля (12,79 ТВтч в январе 2020 г. и 15,5 ТВтч в 2021 г.). Кстати, Евросоюз в обозримом будущем собирается закрыть все угольные электростанции9, что вызывает определённый скепсис с учётом реальных ситуаций. При этом резкое падение производства электроэнергии из ВИЭ зимой в Европе происходит не первый раз. И если Германия сумела пройти этот период относительно спокойно в энергетическом плане из-за повышенного использования газа (да и угля), то, к примеру, Швеция (досрочно отказавшаяся от угля в пользу ВИЭ) столкнулась с острым дефицитом электроэнергии.
Безусловно, можно выстраивать энергостратегию исходя из того, что зимы будут мягкими. Но в реальном мире энергостратегия должна учитывать неизбежные кризисы, каковыми в данном случае являются резкие похолодания. Так, в конце янва-ря-начале февраля 2021 г. были засыпаны снегом все солнечные батареи в Германии, безветренная погода остановила 30 000 ветряков, из-за чего доля «зелёной» электроэнергии в общем объёме генерации в стране опустилась до 0-3%10. Аналогичная ситуация сложилась и в США, где в 14-ти штатах выпало большое количество осадков в виде снега при резком понижении температуры, например, в южном Техасе до -14°С (при норме +15° в Хьюстоне для января). В Линкольне побит температурный рекорд 1978 г. (-27°С), в г. Форт-Уэрт - рекорд 1903 г. (-11°С). Вследствие этого в Техасе почти половина всех ветрогенераторов штата оказалась неработоспособной из-за обледенения лопастей. Произошёл и резкий рост использования бытовых электрообогревателей, что обрушило электросети. Стоимость электроэнергии в Хьюстоне выросла почти в 35 раз - выше $ 9000 за МВт/час (свыше 660 руб. за кВт/час).
Первая волна похолодания произошла прошедшей зимой в Японии, где средняя температура воздуха в крупных городах снизилась с +7,6 до +4,4°С, а в северных префектурах стала отрицательной уже в декабре 2020 г. Ситуацию усугубили начавшиеся интенсивные снегопады, которые вывели из строя солнечную генерацию электроэнергии, поскольку солнечные панели покрылись обширным слоем снега и наледи. Хотя ветровая и солнечная генерация обеспечивают всего 10% выработанной электроэнергии в Японии, этого хватило, чтобы поставить страну на грань энергетического кризиса. Здесь следует подчеркнуть, что проблемы с выходом из строя ветроэлектрических станций из-за морозов известны достаточно давно. Например, ВЭС Финской компании «ШтШт^> постоянно сталкивались и сталкиваются с этой проблемой, что в итоге обанкротило компанию. От обледенения ВЭС не спасает даже наличие подогрева лопастей и внутренних агрегатов. Аналогично и в других регионах11. Следовательно, только поставки газа (как СПГ, так и трубопроводного) смогли спасти ситуацию. Хотя в Техасе, где добывается сланцевый газ, размеры техногенных аварий из-за замерзания используемой воды и повреждения соответствующей инфраструктуры ещё предстоит оценить.
Суровая зима была и в России, но на данный момент можно сказать, что нашей страны не коснулись вышеописанные проблемы. Даже на юге России, в Краснодарском крае, где впервые за много лет выпал снег, не было схожих ситуаций. В Западной Сибири, где с начала зимы морозы держатся на уровне 30°С, продолжают добывать газ и скважины не перемерзают. Более того, именно в разгар зимы по Северному морскому пути прошли СПГ-танкеры в Азию и обратно.
9 https://iz.ru/1127755/aleksandr-frolov/gazovyi-repertuar
10 Там же
11 https://zen.yandex.ru/media/id/5a7b3d0d3dceb70c6f476032/general-moroz-vnov-nanes-obidnoe-poraje-nie-germanii-602c947a2ca49f594820a673
Между тем, наступление очередного глобального похолодания выражается в изменении климата Земли в целом или отдельных её регионов с течением времени, что подтверждается в статистически достоверных отклонениях параметров погоды от их многолетних значений за период времени от десятилетий до миллионов лет. Рядом авторов [2, 3, 6, 8, 9] было установлено, что изменение климата, в частности, в эпоху голоцена, которая продолжается последние 11,7 тыс. лет, характеризуется чередованием периодов похолодания и потепления, что свидетельствует о циклическом характере изменения этого феномена на Земле.
Иллюстрацией приближения периода похолодания служат данные рис. 2, где представлена кривая среднегодовой температуры атмосферного воздуха до 2030 г. в рассматриваемом интервале времени продолжительностью в 137 лет, характеризующемся цикличностью холодных и тёплых периодов: с начала 2000-х гг. уже происходит усиление континентальности климата как предвестник очередного Малого ледникового периода [1, 13].
I i-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1
1893 1903 1913 1923 1933 1943 1953 1963 1973 1983 1993 2003 2013 2023 2030
Годы
Рис. 2. Кривая среднегодовой температуры атмосферного воздуха до 2030 г.: А - выход из очередного Малого ледникового периода; Б - тёплый период в 1930-1950 гг.; В - резкое похолодание в 1970-е гг.; Г - спутниковая регистрация температуры; Д - температурный пик Южной осцилляции (течение Эль-Ниньо) в 1998 г., т. е. колебание температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана, имеющее заметное влияние на климат; Е - начавшийся и ожидаемый температурный минимум.
Fig. 2. The average annual ambient air temperature up to 2030: A - the emergence from another recurrence of a little ice age; Б - warm period of 1930-1950; В - the cold period in the 1970s; Г -satellite-recorded temperatures; Д - temperature peak of the southern oscillation (El Niño) of 1998, involving temperature variation of the Equatorial Pacific surface waters, with a noticeable effect on the climate; E - the incipient and expected minimum in temperatures.
Известно, что континентальный климат характеризуется стабильно жарким летом и стабильно морозной зимой и малым количеством осадков. При этом усиление континентальности климата, или повышение индекса этого феномена, свидетельствует о потенциальном грядущем глобальном похолодании, которое может происходить как за счёт уменьшения потока солнечной радиации, поступающей на Землю, так и за счёт сокращения потока тепла из океана в атмосферу [1, 6, 8, 9, 13, 15]. Что касается континентального климата полярных широт, где добывается основная часть российского газа, то для него характерны большие годовые колебания температуры воздуха и тёплое, но короткое лето, а также очень студёная и длительная зима.
И здесь необходимо оценить именно технологические факторы, причём по всей цепочке, начиная от добычи газа, а также предлагаемые технологии для альтернативных источников энергии на примере водорода.
Технологические факторы. Технологическая устойчивость добычи природного газа. Свойства добываемого природного газа хорошо известны благодаря их непрерывному контролю химическими лабораториями на каждом промысле, которые также следят за параметрами газа, отправляемого потребителям. В процессе подготовки газа к дальнему транспорту производится его очистка от механических примесей, осушка (удаление влаги - как в капельной форме, так и в паровой фазе), отделение газового конденсата, если он присутствует в добываемом газе, а также удаление углекислого газа, сероводорода и других примесей до приемлемых уровней, установленных соответствующими нормативными документами. Указанные примеси присутствуют в добываемом флюиде всегда, но их количество определяется природными (уникальными) характеристикам месторождения. В ряде случаев ими можно пренебречь - выявляются лишь следы этих компонентов (например, северные месторождения природного газа РФ практически не содержат сероводорода и углекислого газа), тогда как в Астрахани и Оренбурге налажено производство серы из сероводорода, добываемого вместе с природным газом. В Оренбурге дополнительно извлекают очень ценный продукт - гелий. Его добычу можно будет организовать и на месторождениях Восточной Сибири, где содержание гелия в добываемом газе практически на порядок выше, чем в Оренбурге. Углекислый газ в месторождениях природного газа России практически отсутствует (в отличие от норвежских), и поэтому технологии его секвестрации при подготовке газа не используются.
Кроме указанных факторов, влияющих на технологические процессы комплексной подготовки добываемого газа (УКПГ) к дальнему транспорту, всегда учитывают их взаимодействие с окружающей средой. Это не только сезонные погодные изменения, параметры которых варьируются в достаточно широких пределах, но и учёт влияния вечной мерзлоты, которая на севере Западной Сибири имеет мощность в несколько сотен метров. Поэтому различными приёмами исключают гидратообразование в добываемом из месторождения газе при прохождении по скважинам в районе мерзлоты (необходимо исключить аварийную остановку скважины) и т. д. Этот список проблем, связанных с добычей и подготовкой природного газа, хорошо известен, известны и пути их преодоления, поскольку всё это требует грамотного подхода и чётких управленческих решений как на стадии проектирования освоения месторождения на основе результатов проектно-изыскательских работ (ПИР), так и при обустройстве и эксплуатации (хотя ошибки на всех стадиях встречаются и должны оперативно выявляться и устраняться авторским надзором проектной организации, подрядчиками, субподрядчиками и заказчиком). Кроме этого, на регулярной основе проводится подготовка к прохождению зимнего периода, когда добыча достигает предельно возможных уровней, а возможности по ремонту и обслуживанию оборудования существенно затрудняются. И такая подготовка, безусловно, достаточно затратная, производится из расчёта того, что параметры окружающей среды, такие как температура воздуха, скорость ветра и т. д., будут экстремальными для данной местности. Все эти параметры хорошо известны и включены в соответствующие разделы строительных норм и правил (СНиП). Именно поэтому серьёзных инцидентов на газовых промыслах РФ, в т. ч. на Крайнем Севере, связанных с неожиданным и к тому же резким похолоданием, практически нет [4].
Технологические возможности использования альтернативных источников.
В настоящее время единственным процессом, альтернативным природным ископаемым источникам энергии, в идеальном случае может быть производство водорода.
Его сжигание в реакции с кислородом атмосферы позволит получать именно экологически чистую энергию. В частности, как отмечается, «водород - модная тема и, конечно же, важное тематическое направление взаимодействия между Wintershall Dea и Газпромом»12. В рамках программы научно-технического сотрудничества обсуждаются различные методы производства водорода, основной упор делается на пиролиз метана. Также компании являются партнёрами в различных газотранспортных проектах, поэтому совместно рассматриваются перспективы закачки водорода в действующие газотранспортные сети. Этому посвящены и наработки ЕС по транспорту водорода в будущем13.
Действительно, с политической и, частично, с экологической точки зрения многое связывается с водородом, идеализируемым топливом будущего. Но нет его природных запасов и нельзя «открыть» месторождение и добывать водород как нефть или природный газ. Базовая на сегодня технология получения водорода - это упомянутая выше паровая конверсия метана, в ходе которой водород извлекают из углеводородного соединения в трубчатых печах (химических паровых реформерах) в присутствии пара. Технология крайне энергозатратна, но главное - в процессе производства выделяется углекислый газ, ответственный, с точки зрения апологетов ВИЭ, за создание парникового эффекта.
Известен и другой технологический процесс - электролиз, диссоциация молекулы воды на кислород и водород под воздействием электричества. Эта технология применяется на российских АЭС, где работают электролизеры, которые производят водород, и он используется в технологических процессах для собственных нужд. Также можно рассмотреть возможность масштабного производства водорода в разрабатываемых высокотемпературных газоохлаждаемых ядерных реакторах (ВТГР) нового поколения. «Газоохлаждаемый» означает, что для снятия тепла с тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) используется инертный газ - гелий, который нагревается до температуры 950°C. Это тепло направляют для получения водяного пара, который раскручивает турбину электрогенератора. Также производимое ВТГР тепло может быть непосредственно задействовано для получения из природного газа метановодородной смеси и чистого водорода термохимическими методами14. Но опять возникает вопрос КПД процесса. Почему не использовать напрямую полученную энергию, а трансформировать её снова в источник энергии - водород? Это практически повторение того же процесса пиролиза метана, ведь метан и сам можно использовать как источник энергии. Кроме того, эти разработки по ВТГР ещё весьма далеки от практического применения.
И снова возникает вопрос - почему нужно отказываться от добычи метана и заменять её так называемой «зелёной энергетикой» с достаточно низкими показателями КПД? Следовательно, даже получение водорода - очень энергоёмкий процесс; кроме того, его изготовление, размещение и транспорт для хранения и перемещения также связаны с очень энергоёмким производством. Кроме того, все эти процессы сложны в технологическом плане и экологически очень вредны. И, наконец, водород - это не метан, и этот газ при определённых обстоятельствах может диффундировать сквозь металлы, так что транспортировка водорода в промышленных масштабах -дело довольно дорогое и опасное. При авариях водород может соединяться с кислородом воздуха с
12 https://www.kommersant.ru/doc/4704708?utm_referrer=https%3A%2F%2Fzen.yandex.com
13 https://www.popmech.ru/technologies/628233-mirnyy-atom-i-vodorodnyy-mir-novaya-energeticheska-ya-revolyuciya/?utm_referrer=https%3A%2F%2Fzen.yandex.com
14 https://www.discred.ru/2021/02/02/gazprom-spas-evropu-ot-morozov-s-vygodoj
образованием т. н. «гремучей смеси» и взрывом. Кроме производства электроэнергии, не стоит забывать и про отопление, не говоря уже о газохимии. Здесь преимущества метана перед водородом ещё более очевидны и вряд ли будут оспорены новыми технологиями, которые только предстоит разработать.
Заключение. Таким образом, выполненный анализ геополитических, климатических и технологических факторов показал главенствующую роль природного газа как источника энергии. Несмотря на растущую долю производства электроэнергии из возобновляемых источников, для надёжности системы требуются балансирующие мощности, каковыми могут выступать газовая, угольная и атомная генерация. Поскольку из-за экологических проблем роль угольной генерации будет снижаться повсеместно, а атомная генерация хотя и обладает значительным потенциалом, но сроки строительства АЭС очень протяжённые, да и само строительство очень дорогое, сейчас можно уверенно прогнозировать, что даже и через 10-20 лет атомная генерация не станет заменой углю. Остаётся только газовая генерация как относительно дешёвый и экологически чистый источник энергии, причём именно самостоятельный источник, а не компенсирующий ВИЭ.
Даже если предположить, что ВИЭ станет дешевле традиционных источников энергии (что даже гипотетически маловероятно), всё равно невозможно обойтись только солнцем и ветром. Пример американского Техаса, где аномальная погода зимой 2021 г. отключила все ветряные фермы, можно даже не рассматривать, поскольку там вероятность таких морозов невысока и ею пренебрегали. Но можно рассмотреть пример Германии, где снег и морозы - вполне обычное явление, как во многих северных странах. Тем не менее, в конце января 2021 г., когда большую часть страны накрыли снегопады, снег засыпал солнечные панели, и одновременно безветренная погода остановила почти все 30 тыс. ветрогенераторов в стране (а в случае штормовых ветров их также останавливают, переводя в режим флюгирования, чтобы исключить поломку лопастей), энергобезопасность была обеспечена только угольной и газовой генерацией. И это в противоположность отмеченной ситуации в Техасе.
Общеизвестно, что недостатки солнечной и ветряной энергии кроются, прежде всего, в её дискретном производстве, которое наблюдается не только зимой, а круглый год. Статистически доказано и многократно продемонстрировано, что бывают дни и недели, когда не вырабатывается ни солнечной, ни ветровой электроэнергии. Это подтверждается в течение всей истории человечества, но такие факты просто игнорируются во время обсуждения «зелёной энергетики»15.
Следует подчеркнуть, что речь идёт не только о зимних периодах. Например, спо-товые цены на электроэнергию в Техасе в августе 2019 г. взлетали с $ 15 до $ 9000 за мегаватт-час из-за закрытия угольных электростанций и слабого ветра. В июне нечто похожее произошло и в Германии, где в течение считанных дней цены на электроэнергию многократно вырастали из-за резкого спада объёмов ветровой электрогенерации, а затем опускались ниже ноля на фоне избытка производства солнечной электроэнергии. В Великобритании также в августе 2019 г. без электричества осталось свыше 1 млн домов, что частично было обусловлено использованием чистой энергетики. В ходе расследования выяснилось, что удар молнии в линию электропередач к северу от Лондона спровоцировал отключение от сети газовой электростанции и гигантской ветровой электростанции, поскольку операционно ветрогенераторы, солнечные батареи и соответствующие интерконнекторы отличаются от традиционных источни-
15 https://www.discred.ru/2021/02/02/gazprom-spas-evropu-ot-morozov-s-vygodoj
ков электроэнергии16. Также можно видеть, что на большей части территории России ветроэнергетика не является эффективной, поскольку её потенциал достаточен лишь в арктических зонах (рис. 3).
Среднемноголетние скорости ветра на высоте 10м (Россия)
Виды потенциалов ветровой энергии мира и России на высоте 10 м
Виды потенциала Валовой Технический Экономический
Мировые 3300 • 1012 кВт/ ч 10-12% 5-6%
Россия 260 • 1012 кВтУч
Рис. 3. Оценочная картосхема для планирования размещения ветрогенераторов в РФ, на основании данных [9].
Fig. 3. Evaluative map-scheme for planning the location of wind turbines in the Russian Federation, based on available data [9].
Следовательно, можно отметить, что в реальности во многих странах развитие «зелёной энергии» превратили в самоцель, забывая, что это только средство для получения, на первый взгляд, экологически чистой и дешёвой энергии и тепла. Однако ни того, ни другого «зелёная энергия» не даёт, будучи всегда дотационной. Более того, всегда на неё заставляют переходить угрозами штрафов или путём законодательных решений и угроз. При этом не учитывается очевидный факт, что всегда экологический след любой «зелёной энергии» больше и опаснее, чем ДВС и даже угольных станций.
В большинстве случаев затраты на производство «альтернативной энергии» превосходят количество получаемой энергии. Из всех альтернативных вариантов сейчас мог бы быть термоядерный синтез, но до его практической реализации, очевидно, пройдёт ещё не одно десятилетие. Как отмечалось, возможно производство водорода, но также это процесс отнюдь не ближайшего времени, а лишь того, когда на его производство будет тратиться энергии меньше, чем он будет давать. В настоящее же время всё наоборот и потому нереализуемо в промышленных масштабах. Заявленные решения в основном имеют чисто политические подоплёки. Потому в
16 https://yandex.ru/turbo/profinance.ru/h/news/2019/08/27/bu6d-gotovy-li-lyubiteli-zelenoj-energetiki-pla-tit-za-elektrichestvo-v-100-raz-bolshe.html?utm_source=turbo_turbo
ближайшие не то что 10-30 лет, а даже 30-50 лет нет и не будет альтернативы ископаемым источникам энергии. И среди них именно природному газу принадлежит и будет принадлежать, возможно, как и АЭС, решающая роль в обеспечении человечества доступной энергией.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абдусаматов Х.И. Долговременный отрицательный среднегодовой энергетический баланс Земли приведёт к Малому ледниковому периоду // Солнечная и солнечно-земная физика - 2014. Тр. Всерос. ежегодной конф. с междунар. участием. СПб, 2014. С. 3-6.
2. Андрейчик М.Ф., Монгуш М.М. Особенности распределения индекса континентально-сти в Тувинской горной области // Вестник Тывинского гос. ун-та. 2009. № 2. С. 50-53.
3. Анисимов М.В., Бышев В.И., Залесный В.Б., Мошонкин С.Н., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В. О междекадной изменчивости климатических характеристик океана и атмосферы в регионе Северной Атлантики // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9, № 2. С. 304-311.
4. Башкин В.Н., Арабский А.К. Уроки зимы 2020/21. Перспективы природного газа как энергоисточника в свете геополитики, технологий... и капризов погоды // Газовый бизнес. 2021. № 1. С. 2-9.
5. Жизнин С.З., Тимохов В.М. Экономические и геополитические аспекты «Северного по-тока-2» // Балтийский регион. 2019. Т. 11, № 3. С. 25-42.
6. Каримов К.А., Крымская Д.Н. Особенности термодинамического режима нижней атмосферы в Центральноазиатском регионе под влиянием центров действия в Северной Атлантике // Международный научный журнал «Инновационная наука». 2016. № 1. Ч. 3. С. 35-38.
7. Мотяшов В.П. Газ и геополитика: шанс России. М.: Книжный мир, 2011. 352 с.
8. Мустафина А.Б. Изменения основных климатических показателей на территории Республики Татарстан за период 1966-2013 гг. // Географический вестник. 2017. № 2 (41). С. 99-108.
9. Переведенцев Ю.П., Шанталинский К.М. Мониторинг изменений температуры воздуха и скорости ветра в атмосфере Северного полушария за последние десятилетия // Российский журнал прикладной экологии. 2015. № 2. С. 3-8.
10. Снакин В.В., Доронин А.В., Фрейбергс Г., Щербицкис И., Власова И.В., Чудовская И.В. Метан в атмосфере: динамика и источники // Жизнь Земли. 2017. Т. 39, № 4. С. 365-380.
11. Трубицина О.П., Башкин В.Н. Геополитические вызовы Российской Арктике при углеводородном освоении территории // Арктика и Север. 2021. № 43. С. 109-127.
12. ACER-CEER "European Green Deal". Regulatory White Paper #1."When and How to Regulate Hydrogen Networks?", 9 February 2021. 8 p. (https://documents.acer.europa.eu/Official_ documents/Position_Papers/Position%20papers/ACER_CEER_WhitePaper_on_the_regulation_of_ hydrogen_networks_2020-02-09_FINAL.pdf).
13. Archibald D. Climate outlook to 2030 // Energy and Environment. 2007. V. 18. No. 5. P. 615-619.
14. Bashkin V. Carbon Biogeochemical Cycle and Consequences of Climate Changes // Encyclopedia of Ecology. 2nd ed. Ed by Brian Fath. Elsevier, 2018.
15. Bashkin V.N., Galiulin R.V. Geoecological Risk Management in Polar Areas. Springer, Environmental Pollution, 28. Switzerland, 2019. 155 p.
16. Global gas outlook to 2050. McKinsey. Summary Report. February 2021 (https://www. mckinsey.com/~/media/mckinsey/industries/oil%20and%20gas/our%20insights/global%20gas%20 outlook%20to%202050/global%20gas%20outlook%202050_final.pdf).
17. World Energy Outlook 2020. Summary Report. IEA, 2020 (https://www.iea.org/reports/ world-energy-outlook-2020).
REFERENCES
1. Abdusamatov Kh. I. Long-term negative average annual energy balance of the Earth will lead to a Small ice age. Solar and solar-terrestrial Physics-2014. Proc. of the All-Russian Annual Conf. P. 3-6. (SPb, 2014) (in Russian).
2. Andreychik M.F., Mongush M.M. Features of the distribution of the index of continentality in the Tuva mountain region. Bull. of the Tyva State University. 2, 50-53 (2009) (in Russian).
3. Anisimov M.V., Byshev V.I., Zalesny V.B., Moshonkin S.N., Neiman V.G., Romanov Yu.A., Serykh I.V. On the inter-decadal variability of the climatic characteristics of the ocean and atmosphere in the North Atlantic region. Modern problems of remote sensing of the Earth from space. 9 (2), 304-311 (2012) (in Russian).
4. Bashkin V.N., Arabsky A.K. Lessons of winter 2020/21. Prospects of natural gas as an energy source in the light of geopolitics, technology... and the vagaries of the weather. Gasovyj Biznes [Gas Business]. 1, 2-9 (2021) (in Russian).
5. Zhiznin S.Z., Timokhov V.M. Economic and geopolitical aspects of the North Stream-2. Baltijskij Region [Baltic Region]. 11 (3), 25-42 (2019) (in Russian).
6. Karimov K.A., Krymskaya D.N. Features of the thermodynamic regime of the lower atmosphere in the Central Asian region under the influence of action centers in the North Atlantic. Inovatzionnaya nauka [Innovative Science]. 1 (3), 35-38 (2016) (in Russian).
7. Motyashov V.P. Gas and geopolitics: the Chance of Russia. 352 p. (Moscow: Knizhnyj Mir, 2011) (in Russian).
8. Mustafina A.B. Changes in the main climatic indicators on the territory of the Republic of Tatarstan for the period 1966-2013. Geografitcheskij Vestnik [Geographical Bulletin]. 2 (41), 99-108 (2017) (in Russian).
9. Perevedentsev Yu.P., Shantalinsky K.M. Monitoring of changes in air temperature and wind speed in the atmosphere of the Northern Hemisphere over the past decades. Russian J. of Applied Ecology. 2, 3-8 (2015) (in Russian).
10. Snakin V.V., Doronin A.V., Freibergs G., Shcherbitskis I., Vlasova I.V., Chudovskaya I.V. Methane in the atmosphere: dynamics and sources. Zhizn' Zemli [Life of the Earth]. 39 (4), 365-380 (2017) (in Russian).
11. Trubitsina O.P., Bashkin V.N. Geopolitical challenges to the Russian Arctic in the hydrocarbon development of the territory. Arktika i Sever [The Arctic and the North]. 6, 109-127 (2021) (in Russian).
12. ACER. When and How to Regulate Hydrogen Networks? "European Green Deal" Regulatory White Paper series (paper #1) relevant to the European Commission's Hydrogen and Energy System Integration Strategies 9 February 2021.
13. Archibald D. Climate outlook to 2030. Energy and Environment. 18 (5), 615-619 (2007).
14. Bashkin V. Carbon Biogeochemical Cycle and Consequences of Climate Changes. Encyclopedia of Ecology. Ed. by Brian Fath. 2780 p. (Elsevier, 2018).
15. Bashkin V.N., Galiulin R.V. Geoecological Risk Management in Polar Areas. Springer, Environmental Pollution. 28. 155 pp. (Switzerland, 2019).
16. Global gas outlook to 2050. McKinsey. Summary Report. February 2021 (https://www. mckinsey.com/~/media/mckinsey/industries/oil%20and%20gas/our%20insights/global%20gas%20 outlook%20to%202050/global%20gas%20outlook%202050_final.pdf).
17. World Energy Outlook 2020. Summary Report. IEA, 2021 (https://www.iea.org/reports/ world-energy-outlook-2020).
