Сырьевая составляющая энергетики XXI века в мировом масштабе Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

«дискуссия

журнал научных публикаций

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ НАУКИ

Намятова Л.Е., к. э. н., доцент, Волжанина М.Н., студент, Уральский федеральный университет имени первого президента России Б.Н.Ельцина, г. Екатеринбург, Россия

СЫРЬЕВАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ЭНЕРГЕТИКИ XXI ВЕКА В МИРОВОМ

МАСШТАБЕ

Первая половина XXI в.—время глобального переворота, обусловленного переходом от индустриального к постиндустриальному технологическому способу производства, становлением и распространением шестого технологического уклада. Это период резкого обострения противоречий между развитыми и отстающими странами, время усугубления экологических проблем.

Энергетика — основа развития человеческой цивилизации, долгосрочная стратегия которой состоит в замене ископаемого топлива альтернативными, возобновляемыми, экологически безопасными источниками энергии. К их числу относится и водородная энергия, отходом использования которой является обыкновенная вода.

На подобного рода перспективу воздействуют следующие факторы1:

1) демографический фактор — быстрый рост потребности в энергии из-за увеличения численности населения планеты и роста среднедушевого энергопотребления. По среднему варианту демографического прогноза ООН (вариант 2009 г.) население мира в 2050 г. составит 9076 млн чел, т.е. на 49% больше, чем в 2000 г., при этом в менее развитых регионах население увеличится на 60%, в более развитых — на 3,6%. При среднедушевом энергопотреблении в 2009 г. 1785 кг нефтяного эквивалента в странах с высокими доходами этот показатель составил 4942 кг, в странах с низкими доходами (где проживает более 40% населения Земли) — 484 кг, т.е. в 10 раз меньше. В перспективе потребление энергии в странах с низкими доходами будет

расти опережающими темпами, что усилит нагрузку на энергосектор;

2) природно-экологические факторы. В настоящее время мировое потребление энергии составляет 460 млн. ТДж в год и продолжает расти. В качестве первичных источников используются нефтепродукты (34,9%), уголь (23,5%), природный газ (21,1%), ядерное топливо (6,8%) и возобновляемые источники — ветер, солнце, гидро- и биотопливо (13,7%). Ресурсы ископаемого топлива, которые ныне удовлетворяют до 85% мировой потребности в энергоресурсах, ограничены и не возобновляются. По прогнозам, нефти и газа хватит не более чем на 100 лет, угля — на 400 лет, ядерного топлива — на 1000 лет.

Использование углеродных энергоносителей является причиной нарастающего экологического кризиса, в том числе глобальных климатических изменений. Выбросы углекислого газа в атмосферу возросли за 50 лет в 4,5 раза. Отрицательные экологические последствия использования нефтяных топлив на транспорте в первую очередь характерны для крупных промышленных и культурных центров. В свою очередь использование ядерного топлива является крайне опасным для окружающей среды. Хотя вероятность техногенной катастрофы весьма мала, и с момента появления атом-

С-N

Использование углеродных энергоносителей является причиной нарастающего экологического кризиса, в том числе глобальных климатических изменений. Выбросы углекислого газа в атмосферу возросли за 50 лет в 4,5 раза.

Ч_

№ 5 (13) МАЙ 2011

ДИСКУССИЯ «V

журнал научных публикаций ^

ной энергетики всего в пяти случаях имел место выброс радиоактивных веществ в окружающую среду, масштабы загрязнений, сопутствующих таким авариям, часто приобретают глобальный характер. Примером этому служат недавние события на атомной электростанции «Фукусима-1». В то же время существует проблема захоронения отработанного ядерного топлива, при этом ни одно государство не желает осуществлять захоронение на своей территории;

3) экономические факторы, к которым следует отнести высокую стоимость добычи и переработки топлива. Если в 1980 г. средняя мировая цена барреля нефти была равна $ 35,48, то в настоящее время она составляет порядка $ 100. Возврат к прежним низким ценам маловероятен. Требуются более дешевые источники энергии. Российская экономика более чем на 50% зависит от экспорта энергоносителей. В случае освоения водородной энергии резко ослабеет зависимость развитых стран от импорта нефти. Отставание в развитии водородных технологий от уровня передовых стран может привести к потере передовых позиций страны в энергетике и экономике;

4) научно-технические факторы, способствующие освоению водородной энергетики. Появились изобретения и технологии, которые позволяют получать в необходимых масштабах водородное топливо и использовать топливные элементы. Водородная энергия пока обходится дороже традиционных источников, но прогнозы свидетельствуют, что в перспективе она будет стремительно дешеветь на фоне удорожания ископаемого топлива.

В случае освоения водородной энергии резко ослабеет зависимость развитых стран от импорта нефти. Отставание в развитии водородных технологий от уровня передовых стран может привести к потере передовых позиций страны в энергетике и экономике.

Все указанные факторы обусловили тенденцию выдвижения программ водородной энергетики в центр энергетической стратегии XXI столетия.

Водородная экономика включает в себя:

♦ первичные источники энергии (традиционные и альтернативные);

♦ получение водорода (как из углеводородов, так и из воды);

♦ способы хранения (газовые баллоны высокого давления, баллоны, содержащие гидридообразующие интерметаллы, криогенное хранение, естественные и искусственные подземные емкости и пр.);

♦ транспорт водорода (частично замещающий в будущем транспорт природного газа);

♦ технику преобразования химической энергии водорода в другие виды энергии (твердооксидные топливные элементы).

Программа по развитию водородной энергетики чрезвычайно необходима России, что продиктовано следующими обстоятельствами.

Во-первых, эксплуатируемые ныне богатые месторождения нефти и природного газа быстро исчерпываются и слабо восполняются приростом разведанных запасов.

Во-вторых, предстоят огромные инвестиции в модернизацию и инновационное обновление транспорта, что целесообразно осуществить на принципиально новой энергетической основе.

В-третьих, перевод коммунального хозяйства на базу автономных энергоисточников вызовет многократное сокращение потерь энергии.

В-четвертых, требования к конкурентоспособности российских товаров и услуг на внешнем и внутреннем рын-

«дискуссия

журнал научных публикаций

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ НАУКИ

Занимая 4,4% в мировом энергопотреблении, Россия имеет 40% от среднего уровня энергоэффективности, выбросы СО2 на душу населения в 2,5 раза превосходят среднемировые.

ках могут быть выполнены при значительном снижении энергоемкости продукции и сокращении выбросов парниковых газов в окружающую среду (согласно Киотскому протоколу и правилам вступления в ВТО).

Положение России в мировом энергосекторе и балансе загрязнения атмосферы является неблагоприятным. Занимая 4,4% в мировом энергопотреблении, Россия имеет 40% от среднего уровня энергоэффективности, выбросы СО2 на душу населения в 2,5 раза превосходят среднемировые.

Еслив 1950—1980- егг. Россиярасполагала мощным научно-техническим потенциалом и была одним из лидеров в освоении четвертого технологического уклада, то в 1990-е гг. в результате неолиберальных рыночных реформ она оказалась в состоянии технологической деградации. В настоящее время предстоит сделать выбор на долгосрочную перспективу между двумя стратегиями:

— инерционно-рыночной, уповающей на рыночную стихию при слабой регулирующей роли государства, что закрепит технологическое отставание страны;

— стратегией инновационного прорыва, ориентированной на распространение пятого и пионерное освоение отдельных направлений шестого уклада, что даст возможность повысить конкурентоспособность продукции и обеспечить высокие темпы экономического роста, укрепить позиции России в геоэкономическом пространстве.

Национальная научно-инновационная программа «Водородная энергетика» (до 2050 г.) должна предусмотреть этапы перехода к водородной экономике:

1-й этап — замена на автотранспорте нефтяных моторных топлив природным газом в том числе — сжиженным, структура которого близка к жидководородной;

2-й этап — использование водорода в качестве добавки (5-8%) к основному моторному топливу в двигателях внутреннего сгорания или в электрохимических генераторах гибридных двигателей;

3-й этап — получение водорода с частичным использованием восполняемых

источников энергии (по прогнозу их доля в производстве электроэнергии в мире возрастет до 18-20%) и переработанного угля;

-" 4-й этап — перевод всех видов

энергетики и транспорта на водород.

В настоящее время к НИОКР в области водородной энергетики и ТОТЭ подключились сотни компаний более чем в 40 странах мира2. Так, итальянская компания Enel начала эксплуатацию водородной электростанции, мощностью 12 МВт, не выбрасывающей в атмосферу парниковых газов. Американская компания Bloom Energy анонсировала инновационную установку Bloom Energy Server, которая, по мнению экспертов, может совершить переворот в энергоиндустрии. Австрийский концерн AVL разрабатывает модель водородной электростанции.

Актуальность скорейшего перехода к водородным проектам позволила бы накопить опыт практической работы по созданию и освоению водородных технологий, разработке необходимых для их безопасной эксплуатации кодов и стандартов, начать подготовку квалифицированных специалистов. В конечном счете, уровень освоения водородных технологий, по прогнозам специалистов, будет определять энергетическую и экономическую безопасность страны.

Таким образом, переход в перспективе на возобновляемую и экологически безопасную водородную энергию позволит восполнить исчерпывающиеся ресурсы ископаемого топлива, обеспечить возрастающие потребности в энергии населения планеты, повысить конкурентоспособность товаров и услуг, снизить нагрузку на окружающую среду ^ '

1. Месяц Г.А. Водородная энергетика и топливные элементы / Г.А. Месяц, М. Д. Прохоров // Вестн. Рос. Академии наук. 2004. Т. 74, № 7. С. 579-597.

2. Fuel cell future / Daimler Technicity // 2010. № 2. С. 1 - 5.