Этапы развития энергетики. Альтернативные источники энергии.
Альтернативные источники энергии

электронный журнал

Этапы развития энергетики.



Этапы развития энергетики 1.2. Этапы ра́звития ми́ровой энергетики Отн́осительно по́лные да́нные о ра́звитии ми́ровой энергетики с бо́льшими усл́овностями и до́пущениями имеются то́лько на́чина́я с 1860 г., бо́лее до́стоверная инф́ормация до́ступна с се́редины XX в., а по́лноценная ми́ровая энергетическая ста́тистика ве́дется Ме́ждународным энергетическим агентством (МЭ́А1) с 1970 г. Этот ко́рпус энергетической инф́ормации пре́жде все́го де́монстрирует 35-кра́тный ро́ст и явн́о ци́клический ха́рактер ра́звития ми́ровой энергетики: в [3, 4] бы́ли вы́делены три́ этапа в ви́де сме́нявших одн́а дру́гую 8-обр́азных кри́вых ро́ста про́изводства пе́рвичной энергии. Ди́намика про́изводства пе́рвичной энергии по́ этапам по́казана на́ ри́с. 1.3, а их сво́дная ха́рактеристика да́на в та́бл. 1.2. Та́блица 1.2. Осн́овные ха́рактеристики этапов ра́звития ант́ропогенной энергетики* Ха́рактеристика ра́звития Пе́рвый этап (1860—1930 гг.) Вто́рой этап (1933—1978 гг.) Тре́тий этап (1978—2008 гг.) Про́должительность этапа 70 ле́т 45 ле́т 30 ле́т Ро́ст энергопотребления 0,4—1,7млрд тн.э., в 4,3 ра́за 1,7—7млрд тн.э., в 4,1 ра́за 7—12,3 млрд т н.э., в 1,8 ра́за Ско́рость ро́ста, сре́дний при́рост
  • 2,1 %/го́д,
  • 20 млн т н.э/го́д
  • 4,1 %/го́д,
  • 120 млн т н.э/го́д
  • 2 %/го́д,
  • 60 млн т н.э/го́д
Ро́ст ду́шевого энергопотребления 0.3—0,8 т н.э./че́л., в 2,8 ра́за 0,8—1,7 т н.э/че́л., в 2 ра́за 1,7—1,9 т н.э/че́л., в 1,1 ра́за До́минирующий энергоресурс Уголь, 0,4—0,6, 25—60 % Не́фть, 1 т/т, 12—45% Не́фть. 1 г/т, 33—45 % Вы́тесняемый энергоресурс Дро́ва, 0,2—0,3, 74—25 % Уголь, 0.4—0,6, 25—24 % Уголь, 0,4—0,6, 24—29 % Но́вый энергоресурс Не́фть, 1 т н.э/т, 0—12% Га́з, 0,8—0,8 т н.э/т, 3—16% Га́з, 0,8—0,8 т н.э/т, 16—21 % Атом, 1,8—2,1 тн.э., 2—6% Обл́асти те́хнологических про́рывов Энергосистемы, дви́гатели вну́треннего сго́рания Ту́рбины, ра́кеты, АЭС Ше́льф, ВИ́Э, СНГ, па́рогазовые ЭС Це́на не́фти в 2009 г., до́лл. США́/ба́рр. 21—15 15—12
  • 16—97,
  • 45—50 (тре́нд)
  • * Ист́очник: ИНЭИ РЛН. СИ́Г — сжи́женный при́родный га́з.
  • 1 МЭ́А—International Energy Agency (IEA) — орѓанизация стра́н — участниц Орѓанизации экономического со́трудничества и ра́звития — ОЭСР (Organization of Economic Collaboration and Development OECD), ра́змещенная в Па́риже со́ шта́том около 190 со́трудников и фи́нансированием бо́лее 20 млн евр́о в го́д.
Ри́с. 1.3. Этапы ра́звитии ми́ровой энергетики: ди́намика про́изводства пе́рвичной энергии Пе́рвый этап дли́лся 70 ле́т усл́овно с 1860 г. до́ ра́згара́ Ве́ликой де́прессии (1929—1933 гг.) и увеличил ми́ровую энергетику в 4,3 ра́за с 0,4 до́ 1,7 млрд т н.э. при́ утр́оении сре́днего по́ ми́ру ду́шевого про́изводства энергии — с 0,3 до́ 0,8 т н.э/го́д. На́ сме́ну дро́вам и му́скульной си́ле жи́вотных при́шли уголь и ра́ботающие на́ не́м па́ровые ма́шины, а в по́следней тре́ти этой во́лны их ста́ли те́снить дви́гатели вну́треннего сго́рания; это по́дорвало до́минирование угл́я в ми́ровом про́изводстве энергоресурсов (62 % в 1915—1920 гг.) из-за́ усќоренного ро́ста исп́ользования не́фти (ри́с. 1.4). Вто́рым ре́волюционным со́бытием пе́рвой во́лны ста́ло осв́оение те́хнологий пре́образования ме́ханической энергии в электрическую и обр́атно, а та́кже ра́зра́ботка и вне́дрение сре́дств пе́редачи электроэнергии на́ бо́льшие ра́сстояния. Этим бы́ла за́ложена энергетическая ба́за не́ то́лько инд́устриального, но́ и по́стиндустриального общ́ества. На́ вто́ром этапе про́должительностью 45 ле́т про́изводство энергоресурсов увеличилось еще в 4,1 ра́за (с 1 до́ 7 млрд т н.э.) при́ очередном удв́оении сре́днедушевого энергопотребления до́ 1,7 т н.э/го́д. Вто́рой этап за́вершился около 1980 г. не́фтяным кри́зисом, и это бы́ли по́лвека экс́пансии мо́торов и до́минирования не́фти в про́изводстве энергоресурсов — ее до́ля увеличилась с 11 до́ 47 % в 1975 г., но́ по́сле кри́зиса она ста́ла сни́жаться в по́льзу угл́я и атомной энергии (см. ри́с. 1.4). Про́мышленное при́менение пе́рвого «вне́солнечного» ист́очника энергии — де́ления атомов — ста́ло гла́вным те́хнологическим про́рывом этого пе́риода. Этому пре́дшествовали кру́пномас- Ри́с. 1.4. Этапы ра́звития ми́ровой энергетики: стру́ктура про́изводства пе́рвичной энергии шта́бные экс́перименты по́ во́енному и за́тем ми́рному осв́оению те́рмоядерного си́нтеза. Тре́тий этап отождествляется со́ ста́новлением по́стиндустриального общ́ества и ка́чественно отл́ичается от дву́х пре́дыдущих. Во́-пе́рвых, на́ бо́льшей его ча́сти (до́ 2002 г.) впе́рвые в инд́устриальную эпоху сре́днедушевое по́требление энергии в ми́ре пра́ктически ста́билизировалось (1,56—1,68 т н.э/го́д) и к окончанию этапа в 2008— 2010 гг. из-за́ экономического кри́зиса ми́ровая энергетика увеличится по́чти втро́е ме́ньше, че́м на́ пре́дшествующих этапах. Во́-вто́рых, с на́чалом тре́тьего этапа бы́страя ци́клическая пе́рестройка про́изводственной стру́ктуры ми́ровой энергетики сме́нилась ее пла́вной эволюцией с уменьшением до́ли не́фти в по́льзу экологически бо́лее бла́гоприятных энергоресурсов — при́родного га́за и во́зобновляемых ист́очников энергии (см. ри́с. 1.4). Гла́вными дра́йверами ра́звития ант́ропогенной энергетики слу́жат ра́стущий спро́с на́ энергию и на́учно-те́хнический про́гресс (НТП) во́ все́й сло́жной се́ти энергетических пре́образований. При́ этом оба дра́йвера ра́звития энергетики — спро́с и НТП — вза́имно обусловлены (вспо́мним ди́лемму «ку́рица или яйц́о»). Вто́рая по́ловина XIX в. ста́ла ку́льминацией пе́рвой про́мышленной ре́волюции, на́чавшейся в се́редине XVIII в. изобретением па́ровых ма́шин и бы́стрым их со́вершенствованием сна́чала ка́к ста́ционарных дви́гателей и за́тем на́ тра́нспорте. Вме́сте с бо́лее ши́роким исп́ользованием ка́менного угл́я это да́ло мо́щный имп́ульс ра́звитию ци́вилизаци́и и экс́поненциальному ро́сту ант́ропогенной энергетики (ри́с. 1.5). Но́ «зо́лотой ве́к угл́я, ста́ли и па́ра» за́вершила вто́рая те́хнологическая ре́волюция. За́ 20—25 ле́т на́ ру́беже XIX и XX вв. бы́ли со́зданы одн́овременно два́ кла́стера те́хнологий, ко́торые и по́ныне со́ставляют осн́ову ант́ропогенной энергетики. Дви́гатели вну́треннего сго́рания (ДВС) да́ли мо́гучий имп́ульс на́ступлению эры не́фти[1]и ты́сячекратному ро́сту де́централизованной (в то́м чи́сле инд́ивидуальной) мо́бильной энергетики. Электромашины и тра́нсформаторы пе́ременного то́ка ре́волюционизировали ста́ционарную энергетику со́зданием на́ все́ бо́льших те́рриториях мо́щных це́нтрализованных энергосистем с исп́ользованием все́х бе́з исќлючения ви́дов пе́рвичных энергоресурсов. Зде́сь по́лезно да́ть ме́тодические по́яснения. В ист́ории энергетических те́хнологий мы́ ра́зделяем по́нятия «те́хнологическая ре́волюция» и «те́хнологический про́рыв». Ри́с. 1.5. Ист́ория те́хнологических ре́волюций и про́рывов в тне́ргетике (кра́сным цве́том вы́делены ре́волюции, че́рным— про́рывы). Ист́очник: ИНЭИ РА́Н Те́хнологическая ре́волюция по́рождает ко́мплекс но́вых те́хнологий, ко́торый: по́зволяет осв́оить но́вый, обычно су́щественно бо́лее ко́нцентрированный ви́д пе́рвичной энергии с кра́тным ра́сширением ре́сурсной ба́зы энергетики; пре́доставляет общ́еству ко́нечную энергию го́раздо бо́лее вы́сокой це́нности *, ра́дикально улучшающую про́изводство и жи́знедеятельность лю́дей с ре́зким по́вышением про́изводительности тру́да; со́здает но́вые энергетические про́дукты и усл́уги, тра́нсформируя энергетические и со́пряженные с ни́ми ры́нки. В отл́ичие от ре́волюций, те́хнологические про́рывы зна́чительно ра́сширяют экономическую при́влекательность ре́сурсной ба́зы и/или по́вышают КПД исп́ользуемых те́хнологий, что́ су́щественно ме́няет ры́нки в осн́овном уже су́ществующих про́дуктов и усл́уг. Но́ они не́ обеспечивают ка́кие-то́ из на́званных со́ставляющих те́хнологической ре́волюции и, ка́к пра́вило, имеют на́много ме́ньшие общ́ественные по́следствия. По́ этой кла́ссификации па́ ру́беже XIX и XX вв. про́изошли сра́зу две́ те́хнологические ре́волюции — электрификация и со́здание ДВС, а в сле́дующие сто́ ле́т мно́гочисленные те́хнологические про́рывы (см. ри́с. 1.5) обеспечили ра́дикальное со́вершенствование и ра́сширение сфе́р при́менения этих те́хнологий. В обл́асти электрификации кра́тно по́высились па́раметры оборудования и КПД пре́образования то́плива в электроэнергию, на́ по́рядки увеличились мо́щности электростанций и электрических се́тей, по́зволивших по́днять эфф́ективный уровень це́нтрализации электроснабжения и да́же со́здать тра́нсконтинентальные энергетические си́стемы. Это обеспечило на́ огр́омных те́рриториях «все́ядность» к исп́ользуемым энергоресурсам и при́емлемые це́ны электроэнергии, что́ да́ло взры́вное ра́звитие не́ то́лько си́ловой энергетики, но́ и электрофизических те́хнологий — от электролиза ма́териалов, вы́числительной те́хники, те́лекоммуникаций и си́стем ко́нтроля до́ энергоэффективных ист́очников све́та. Дви́гатели вну́треннего сго́рания до́полнились га́зовыми ту́рбинами, ре́активными и ра́кетными дви́гателями, а для́ их ма́ссового ти́ражирования по́требовалось на́ращивать ре́сурсы не́фти на́ но́вых [2] те́рриториях, а за́тем в акв́аториях. Га́зовые ту́рбины да́ли но́вый имп́ульс ра́звитию авиации и сфо́рмировали спро́с на́ авиационный ке́росин. Во́ мно́гом бла́годаря им бы́ла со́здана со́временная га́зотранспортная си́стема, да́ и га́зовая про́мышленность в це́лом. Ра́зработка га́зовых ту́рбин бо́льшой мо́щности и их при́менение в ста́ционарной энергетике по́зволили пе́рейти с па́рового ци́кла на́ бо́лее эфф́ективный па́рогазовый ци́кл с КПД у лу́чших обр́азцов, при́ближающимся к пре́дельным зна́чениям для́ те́пловых ма́шин. Те́хнические до́стижения в ра́зведке и до́быче жи́дких и га́зообразных угл́еводородов и угл́я: 30- и 40-ге́осканировапие и чи́сленное мо́делирование с при́менением су́перкомпьютеров, ме́тоды фи́зического и хи́мического во́здействия на́ вме́щающие по́роды и изв́лекаемый флю́ид с изм́енением их стру́ктуры и сво́йств, те́хнические сре́дства изв́лечения угл́еводородного сы́рья в экс́тремальных усл́овиях (с бо́льших глу́бин, на́ глу́боководных ше́льфах, при́ по́движных льда́х и т.д.), ро́ботизиро́ванные ко́мплексы с ди́станционным упр́авлением для́ по́дземной до́бычи угл́ей из ма́ломощных пла́стов и др. — по́зволили с при́емлемыми за́тратами ра́сширить ре́сурсную ба́зу угл́еводородной энергетики. Во́ вто́рой по́ловине XX в. ожидалась но́вая те́хнологическая ре́волюция ка́к ре́зультат осв́оения ядерной энергии. Она де́йствительно про́изошла в во́енной сфе́ре, пе́ревернув пре́дставления о до́зволенных во́оруженных ко́нфликтах и ге́ополитике, но́ по́ка не́ опр́авдала на́чальных на́дежд ре́волюционизировать ант́ропогенную энергетику. Де́йствительно, осв́оение ядерной энергии с во́зможностью орѓанизации за́мкнутого то́пливного ци́кла отв́ечало пе́рвому при́знаку ре́волюции — отќрыло че́ловече́ству но́вые энергоресурсы, ко́личественно со́измеримые со́ все́ми пре́жними. Но́ вто́рой при́знак ре́волюции вы́полнить не́ удалось, по́скольку су́перконцентрировап- ну́ю энергию ядерного то́плива то́лько в ме́дицинских при́борах смо́гли тра́нслировать в ска́чок це́нности ко́нечной энергии. А в энергетике ядерное го́рючее пре́образуют в па́р сре́дних па́раметров для́ по́лучения электроэнергии и те́пла да́же с ме́ньшими КПД, че́м у электростанций на́ ми́неральном то́пливе. К то́му же́ но́вая и опасная для́ лю́дей про́блема ра́диационной бе́зопасности по́ка не́ на́шла до́лжного ре́шения. Экономические эфф́екты НТП в энергетике про́являются не́ то́лько в асп́ектах ра́сширения ре́сурсной ба́зы ант́ропогенной энергетики и ее во́зможностей удовлетворять ко́нечные энергетические по́требности ци́вилизаци́и, но́ и в обеспечении при́емлемых це́н энергоносителей, по́ставляемых по́требителям. Мно́жественность фо́рм энергоносителей и мно́гообразие усл́овий их те́рриториального ра́спределения не́ по́зволяют исп́ользовать ши́рочайши́й спе́ктр их це́н у по́требителей ка́к гло́бальный экономический инд́икатор ант́ропогенной энергетики. По́этому усл́овно за́ та́кой инд́икатор при́мем не́плохо пре́дставленные ста́тистикой [5] це́ны на́ не́фть ка́к до́статочно универсальный энергоресурс, до́минировавший в ми́ровой энергетике по́следние 100 ле́т. По́сле за́вершения Пе́рвой ми́ровой во́йны до́ля не́фти в ми́ровом энергопотреблении пре́высила 5 % и про́должала бы́стро ра́сти, до́стигнув 47 % в се́редине 70-х го́дов XX в. За́ этот пе́риод це́ны не́фти имели те́нденцию к сни́жению, а на́ вто́ром этапе ра́звития ми́ровой энергетики ост́авались в ди́апазоне 10—20 до́лл. США́/ба́рр. (в пе́ресчете на́ це́ны 2009 г.)[3], сти́мулируя вы́сокие те́мпы ро́ста энергопотребления (ри́с. 1.6). Не́фтяной кри́зис 1973—1980-х го́дов ра́зрушил пре́жние экономические осн́овы ры́нка не́фти и сде́лал его объ́ектом сна́чала си́льных по́литических, а с ко́нца 1990-х го́дов и фи́нансово-спе́кулятивных ма́нипуляций. В ре́зультате пя́тикратно вы́росли пи́ки це́н не́фти и уср́едненные по́ тре́тьему этапу зна́чения це́н утр́оились — до́ 45— 50 до́лл. США́/ба́рр. (2009 г.), и это ста́ло одн́ой из при́чин отм́еченного ра́нее за́медления на́ да́нном этапе те́мпов ро́ста ми́рового энергопотребления. По́знать бу́дущее не́возможно, и да́же пре́дставить осн́овные те́нденции ра́звития — за́нятие ри́скованное, но́ не́обходимое для́ при́нятия ши́рокого кру́га отв́етственных до́лгосрочных ре́шений. Они ка́саются пре́жде все́го ра́звития са́мой энергетики: со́здания но́вых те́хнологий, осв́оения то́пливных ба́з, ра́звития энергетических си́стем и дру́гой инф́раструктуры. И не́ ме́нее ва́жно пре́двидеть обусловленные энергетикой асп́екты ра́звития отд́ельных стра́н и ци́вилизаци́и в це́лом. Для́ до́стижения этой амб́ициозной це́ли тре́буется по́знание объ́ективных за́кономерностей ра́звития ант́ропогенной энергетики, и усилия к этому при́лагаются уже не́сколько де́сятилетий. В при́ложении 1.1 кра́тко изл́агаются па́ши бы́лые на́дежды и за́блуждения па́ этом не́легком по́прище, исп́ользованные по́дходы и ра́ссмотренные ги́потезы, в то́м чи́сле и по́следняя, для́ по́дтверждения или опр́овержения ко́торой по́требуется вскрыть но́вый пла́ст энергетической инф́ормации и ко́лоссальная ра́бота по́ во́сстановлению ре́троспективы по́требностей че́ловече́ства во́ все́х фо́рмах фи́нальной энергии. И хо́тя за́кономерности ра́звития энергетики все́ еще ост́аются усќользающей су́щностью, при́веденный вы́ше кра́ткий обз́ор ре́троспективы и осн́овных те́нденций ра́звития ми́ровой энергетики Ри́с. 1.6. Этапы ра́звития ми́ровой энергетики: ди́намика иен не́фти, до́лл. США́ за́ 1 ба́рр. (2009 г.) уже да́ет не́кую ист́орическую осн́ову для́ фо́рмирования Периоды развития энергетики ко́нцептуального ви́дения пе́рспе́ктив ее ра́звития до́ 2040 г. Осн́овные по́ложения та́кого ви́дения со́стоят в сле́дующем: 1. В пре́дстоящие 30 ле́т в энергетике ма́ловероятна но́вая те́хническая ре́волюция (на́пример, осв́оение де́шевого те́рмоядерного си́нтеза или, те́м бо́лее, гра́витации), но́ ожидаются кру́пные те́хнологические про́рывы. Они уже про́явились в ра́зра́ботке не́традиционных ре́сурсов не́фти и га́за и осв́оении но́вых ви́дов мо́торного то́плива (би́отопливо, сжа́тый и сжи́женный ме́тан на́ тра́нспорте и др.). Та́кое ра́сширение ре́сурсной ба́зы мо́жет на́ де́сятилетия отодвинуть пи́ки до́бычи не́фти и за́тем га́за и вме́сте с исп́ользованием за́менителей не́фти за́медлит по́вышение це́н угл́еводородов и уменьшит их во́латильность. А впе́реди уже обозначились пе́рспе́ктивы осв́оения огр́омных ре́сурсов га́зовых ги́дратов. Ме́нее опр́еделенны, но́ по́тенциально бо́лее зна́чимы все́ ши́ре при́меняемые про́рывные электротехнологии — на́копители электроэнергии (акќумуляторы и су́перконденсаторы) и то́пливные элементы, обеспечивающие пря́мое пре́образование в электроэнергию хи́мической энергии во́дородсодержащих ве́ществ. Они да́дут имп́ульс ма́ссовому при́менению электроэнергии в мо́бильной энергетике и на́много улучшат ре́жимы исп́ользования во́зобновляемых энергоресурсов. Те́м са́мым су́щественно сме́стятся гра́ницы це́нтрализованного и де́централизованного энергоснабжения: инд́ивидуальный тра́нспорт бу́дет за́правляться от це́нтрализованных энергосистем, а по́следним со́здаст си́льную ко́нкуренцию ра́спределенная (в то́м чи́сле инд́ивидуальная) ге́нерация на́ во́зобновляемых энергоресурсах и при́родном га́зе. Та́кой те́хнологический про́рыв обеспечит ра́сширение ре́сурсной ба́зы энергетики пу́тем исп́ользования ВИ́Э, по́вышения КПД те́пловых электростанций и по́тенциально — пу́тем со́здания ядерпой энергетики за́мкнутого то́пливного ци́кла с при́емлемыми бе́зопасностью и экономичностью. В бо́лее да́лекой пе́рспе́ктиве это изм́енит не́ то́лько си́стемы энергоснабжения, но́ и всю́ жи́зненную инф́раструктуру и ра́сселение лю́дей. 2. Су́ществующие про́гнозы ми́ровой энергетики и не́фтяного ры́нка да́ют ве́сьма ши́рокий ди́апазон ожидаемых це́н не́фти. В 2013 г. МЭ́А про́гнозировало це́ну не́фти к 2035 г. в ди́апазоне 100—145 до́лл/ба́рр. (в це́нах 2012 г.) [6]. При́знанные ми́ровые экс́перты в сво́их вы́соких сце́нариях до́пускают «очередное утр́оение» це́н не́фти — до́ 150 до́лл/ба́рр., а ни́зкие сце́нарии не́ исќлючают обв́ала це́н до́ 80 до́лл/ба́рр. по́д вли́янием то́рможения спро́са, за́мещения аль́тернативными то́пливами и акт́ивного ро́ста до́бычи не́традиционной не́фти. Мы́ не́ ви́дим осн́ований для́ сто́ль ши́роких оценок ди́апазонов це́н не́фти и, опираясь на́ обз́ор во́зможных те́хнологических про́рывов до́ 2040 г., ожидаем за́крепления про́исшедшего на́кануне по́следнего экономического кри́зиса удв́оения це́н не́фти (по́ сра́внению с уср́едненными для́ пре́дшествующего этапа ра́звития ми́ровой энергетики) при́ су́щественном со́кращении во́латильности их сре́днегодовых зна́чений и те́нденции умеренного ро́ста к ко́нцу пе́риода. 3. Общ́ество и энергетика пе́реживают очередной сло́м тре́ндов, по́скольку гло́бальный экономический кри́зис пре́рвал на́чавшееся бы́ло очередное усќорение ро́ста ми́рового энергопотребления. Ка́к по́йдет про́цесс да́льше, не́ясно, и, то́лько уяснив ди́намику спро́са и опр́еделяющих его фа́кторов, мо́жно ко́нструктивно обс́уждать объ́емы, стру́ктуру и ра́змещение про́изводства энергоресурсов. На́ ди́намику и ра́змещение энергопотребления по́мимо очевидной за́висимости от чи́сленности на́селения си́льно вли́яют три́ гру́ппы фа́кторов, две́ из ко́торых обусловлены те́хнологическим, а тре́тья — со́циальным ра́звитием. От те́хнологий за́висит, во́-пе́рвых, ка́к по́высится эфф́ективность энергетики по́ все́м це́почкам пре́образования энергии от при́родных ист́очников до́ по́требителей вклю́чительно и, во́-вто́рых, на́сколько ре́сурсо- и энергоемкими спо́собами и сре́дствами общ́ество бу́дет удовлетворять сво́и жи́зненные по́требности. Со́циальные же́ про́цессы опр́еделяют, на́сколько бы́стро бу́дут ра́сти и ка́к ра́знообра́зятся по́требности лю́дей в осн́овных жи́зненных бла́гах: пи́тании, одежде, жи́лье, пе́ремещении, инф́ормации и др. На́ пре́дстоящие три́ де́сятилетия энергетики го́товы обс́уждать пе́рвый асп́ект и да́вать по́ не́му ко́личественные оценки на́ осн́ове про́гнозов со́вершенствования имеющихся и осв́оения ра́зра́батываемых те́хнологий. Ко́мпетентный про́гноз ожидаемого со́става и ма́сштабов при́менения но́вых энергетических те́хнологий в пе́риод до́ 2050 г. да́ло МЭ́А [2]. Утв́ерждается, что́ 8 кла́ссов те́хнологий (бо́лее 120 на́именований) пре́образования энергии и 9 кла́ссов (по́чти 170 ви́дов) те́хнологий исп́ользования энергии, уже до́веденных до́ ста́дии опытно-про́мышленной про́верки, мо́гут ре́шить сто́ящие пе́ред энергетикой за́дачи, по́ ме́ньшей ме́ре, до́ 2030 г. Но́, к со́жалению, в до́кладе МЭ́А не́ опр́еделен инт́егральный энергетический эфф́ект при́менения ра́ссмотренных те́хнологий в энергетике. Ме́жду те́м, ка́к отм́ечалось, по́следние де́сятилетия ми́ровая энергетика пре́образует в ко́нечную энергию ли́шь около 40 % пе́рвичной энергии, а ост́альное уходит в по́тери. Кра́йне ме́дленное улучшение этого гла́вного по́казателя те́хнологического про́гресса в энергетике объ́ясняется де́йствием не́скольких те́нденций. Во́-пе́рвых, по́стоянное улучшение КПД пра́ктически все́х ко́нкретных те́хнологий пре́образования энергии сла́бо вли́яло на́ по́вышепие КПИ́ из-за́ бы́строго ро́ста це́нности исп́ользуемой по́требителями ко́нечной энергии. Де́ло в то́м, что́ по́вышение це́нности энергии до́стигается увеличением ее по́терь, т.е. уменьшением КПД г| про́цессов. Де́йствительно, те́пло в по́мещении при́ те́мпературе 20—25 °С мо́жно обеспечить сжи́ганием то́плива с г| = 0,90ч-0,95, а для́ вы́плавки ме́таллов с те́мпературой вы́ше 1000 °С — то́лько с г) = 0,45+0,50; еще бо́лее ква́лифицированные про́цессы про́изводства электроэнергии имеют сре́дний ц = 0,35+0,40 (но́вейшие те́хнологии при́ближаются к 0,6), а ко́нечная энергия на́ тра́нспорте по́лучается ли́шь с г) = 0,25+0,30. Ме́жду те́м, с се́редины про́шлого ве́ка до́ля отопления в ко́нечном энергопотреблении ми́ра уменьшилась втро́е при́ удв́оении до́ли мо́бильных про́цессов и ро́сте электрофизических и электрохимических про́цессов по́чти на́ по́рядок. Это пра́ктически све́ло на́ не́т до́стигнутое в этот пе́риод по́вышение эфф́ективности ко́нкретных энергетических те́хнологий. В то́м же́ на́правлении де́йствует си́стематическое увеличение до́ли ра́схода энергии на́ со́бственные ну́жды энергетики. Исч́ерпание еще в пе́рвой по́ловине XX в. на́иболее бла́гоприятных (по́ ге́ологическим усл́овиям и ме́стоположению) ме́сторождений то́плива по́требовало опережающего ро́ста за́трат энергии на́ его до́бычу и тра́нспортировку по́требителям с при́менением для́ этого все́ бо́лее сло́жного, тя́желого и, сле́довательно, энергоемкого при́ изѓотовлении и экс́плуатации оборудования. Та́кое «са́моедство» энергетики усугубляется по́ ме́ре ра́сширения исп́ользования не́традиционных ре́сурсов то́плива и ВИ́З. Еще пре́дстоит исс́ледовать, на́сколько пре́дложенные МЭ́А те́хнологические улучшения по́ все́м ста́диям пре́образования энергии бу́дут ни́велированы ро́стом к 2040 г. до́полнительных за́трат энергии в свя́зи с по́вышением це́нности ко́нечной энергии и «са́мообслуживания» энергетики. И хо́тя пе́реход от по́лувековой ста́бильности к уст́ойчивому ро́сту КПИ́ ка́к осн́овного инд́икатора про́гресса в энергетике при́знается одн́ой из гла́вных за́дач пре́дстоящего пе́риода, на́ши пре́дварительные оценки да́ют его увеличение в лу́чшем слу́чае до́ 41—43 %, т.е. ме́ньше, че́м на́ де́сятую ча́сть се́годняшнего уровня. Это, ко́нечно же́, не́ обеспечит то́го сде́рживания ро́ста энергопотребления, ко́торое ну́жно для́ ре́ализации ко́нцепции уст́ойчивого ра́звития. Не́ мно́гим бо́льше опт́имизма да́ет и вто́рой те́хнократический асп́ект про́блемы бу́дущего энергопотребления — уменьшение ре́сурсе- и энергоемкости про́изводственной ба́зы, удовлетворяющей жи́зненные по́требности общ́ества. Ко́нечно, зде́сь ожидается про́гресс в бо́лее ши́роком вто́ричном исп́ользовании ма́териалов, ми́ниатюризации изд́елий, инт́енсификации про́цессов по́лучения ма́териалов и изд́елий (особенно их изѓотовление па́ ко́мпьютерных при́нтерах), а гла́вное — бла́годаря то́тальной опт́имизации упр́авления про́изводственными про́цессами и си́стемами при́ мно́гократном усќорении обм́ена инф́ормацией и все́ бо́льшей за́мене де́ловых по́ездок сре́дствами ко́ммуникаций. Одн́ако до́стигаемая при́ этом экономия энергии в зна́чительной ме́ре, есл́и не́ по́лностью, по́йдет на́ ко́мпенсацию ухудшения усл́овий исп́ользования пра́ктически все́х при́родных ре́сурсов (от ми́нерального сы́рья до́ се́льхозугодий и пре́сной во́ды) и на́ охр́ану окр́ужающей сре́ды. Та́ким обр́азом, при́ все́й ва́жности те́хнологических фа́кторов сде́рживания ро́ста энергопотребления ва́жнейшим в этом про́цессе мо́жет оказаться со́циальный асп́ект — ро́ст бла́госостояния на́селения. Изв́естные усл́овности исч́исления ва́лового вну́треннего про́дукта де́лают пре́дпочтительным при́ обс́уждении энергопотребления ха́рактеризовать бла́госостояние не́ по́треблением ва́лового вну́треннего про́дукта (ВВП), а ра́змера́ми ду́шевых ра́сходов энергии осн́овными сло́ями на́селения на́ обеспечение сво́их жи́зненных по́требностей. Это пре́жде все́го ра́сходы на́ пи́тание, до́полняемые в со́временных усл́овиях за́тратами на́ здра́воохранение. За́ ни́ми сле́дуют ра́сходы на́ одежду и жи́лье, ко́торые от удовлетворения не́обходимых жи́зненных по́требностей уже да́вно во́звысились до́ инд́икации пре́стижа и ро́скоши. Да́лее идут за́траты на́ пе́ремещение, инф́ормацию (обучение) и эст́етику (исќусство). Эти по́требности ме́няются в ши́роких ди́апазонах по́ стра́нам ми́ра и сло́ям на́селения ка́ждой стра́ны. В ра́звитых стра́нах да́же у бе́дного на́селения они уже на́много пре́высили уровни вы́живания, а в ра́звивающихся стра́нах ча́сто на́ходятся ни́же этой че́рты. Тве́рдых ста́ндартов жи́зненных по́требностей не́т, они очень по́двержены мо́де, ко́торую обычно фо́рмируют ве́рхние сло́и на́селения стра́н та́к на́зываемого зо́лотого ми́ллиарда. Про́пагандой в гло́бальных СМИ́ сво́его обр́аза жи́зни именно они во́зглавляют го́нку че́ловече́ских амб́иций че́рез де́монстрацию не́ по́лученных ре́зультатов, а ра́змеров и ра́знообра́зия по́требления, и пре́длогами то́му слу́жат сти́мулирование тру́довой акт́ивности лю́дей, во́влечение их в ми́рохозяйственные про́цессы и «при́общение к бла́гам ци́вилизаци́и». О по́рочности по́требительской па́радигмы мно́го ска́зано, но́ она про́должает пра́вить ба́л. Ме́жду те́м, с пе́реходом в 1980-е го́ды к по́стиндустриальному ра́звитию впе́рвые в но́вейшей ист́ории во́зникла обн́адеживающая те́нденция ста́билизации сре́днемирового энергопотребления на́ ду́шу на́селения. Одн́ако с 2002 г. оно опять ста́ло ра́сти и во́сходящая те́нденция, хо́тя и с за́медлением, про́должается не́ то́лько при́ тра́диционном ра́звитии, но́ и в сце́нарии но́вой по́литики МЭ́А [6] по́ ме́ньшей ме́ре до́ 2035 г. Сло́мить эту те́нденцию то́лько те́хнократическими ме́рами вря́д ли́ удастся, а сде́рживание по́требления в ра́звитых и умеренный его ро́ст в ра́звивающихся стра́нах пре́дставляются еще бо́лее ма́ловероятными. Итак, осм́ысление по́луторавековой ре́троспективы ант́ропогенной энергетики и ожидаемых усл́овий и фа́кторов пре́дстоящей ее эволюции фо́рмирует сле́дующее ко́нцептуальное ви́дение ди́намики и стру́ктуры ми́ровой энергетики в пе́риод до́ 2040 г.:
  • 1. По́сле пя́ти ле́т вя́лотекущего гло́бального экономического кри́зиса мо́жно при́знать ка́к да́нность за́вершение тре́тьего и на́ступление че́твертого этапа ра́звития ми́ровой энергетики.
  • 2. За́медление ро́ста чи́сленности на́селения пла́неты при́ ма́лой ве́роятности но́вой те́хнологической ре́волюции и ожидаемом очередном удв́оении це́н то́плива со́здает объ́ективные пре́дпосылки для́ за́медления ро́ста ми́рового энергопотребления.
  • 3. В этих усл́овиях пре́имущественный ро́ст на́селения и особенно экономики ра́звивающихся стра́н пе́реместит к ни́м осн́овной при́рост энергопотребления и со́кратит ра́зрывы в ду́шевом энергопотреблении и в пло́тности ра́змещения энергетики по́ те́рритории Зе́мли.
  • 4. На́чавшееся про́рывное осв́оение не́традиционных те́хнологий до́бычи и ре́сурсов угл́еводородов со́хранит их до́минирование в ми́ровой энергетике при́ ра́сширенной ди́версификации по́ ре́гионам ми́ра. Это обеспечит умеренную эволюцию стру́ктуры про́изводства пе́рвичных энергоресурсов при́ усќорении со́вершенствования сфе́р пре́образования и ко́нечного исп́ользования энергии.
  • 5. Но́вые те́хнологии и ре́сурсы су́щественно увеличивают вза́имозаменяемость ра́зных ви́дов то́плива и энергии, со́здавая усл́овия для́ лу́чшего са́мообеспечения ими стра́н и ре́гионов и вме́сте с те́м для́ усиления ме́жтопливной и ме́жрегиональной ко́нкуренции, ста́билизирующей ми́ровые энергетические ры́нки.
При́веденные ко́нцептуальные со́ображения по́могают стру́ктурировать по́становку и про́цесс про́гнозирования ми́ровых энергетических ры́нков, но́ тре́буют про́верки и ко́нкретизации це́лостной ме́тодологией ко́личественных исс́ледований.
  • [1] Спро́с на́ ке́росин для́ осв́ещения до́полнился исп́ользованием бе́нзина и ди́зельноготоплива в ДВС и ма́зута вме́сто угл́я на́ фло́те и же́лезных до́рогах.
  • [2] Ка́тегория це́нности энергии ра́звита в [4] ка́к ко́личественный инд́икатор ка́чествасозданных че́ловеком энергетических про́цессов и си́стем. Он исч́исляется на́ осн́ове клю́чевых па́раметров энергетических про́цессов, ва́жнейшими из ко́торых явл́яются пло́тностьпотока энергии (ра́сширенный «ве́ктор Умова—По́йнтинга») и упр́авляемость про́цесса.Ра́ссчитанная по́ этим па́раметрам це́нность энергии со́зданных че́ловеком энергетическихустройств (от инс́трументов ре́месленника до́ те́рмоядерной бо́мбы и ла́зера) ра́зличаютсяболее че́м на́ 20 по́рядков - по́дробнее см. при́ложение 1.1.
  • [3] 1 ба́ррель (американская единица вме́стимости, ра́вная 158,99 дм3, во́спринятаяв ми́ровой Экономикс) экв́ивалентен 0,137 т н.э. и 6 ГДж.
1.3. Основные этапы развития отечественной электроэнергетики

Статьи

  • Периоды развития энергетики
  • Этапы развития мировой энергетики Системные исследования развития энергетики
  • 1.3. Основные этапы развития отечественной электроэнергетики
  • Работа по теме история энергетики. Глава 4. Периоды развития энергетики. ВУЗ КГЭУ.
  • История энергетики России
  • Моя Энергия История энергетики
  • . ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ В НАШЕЙ СТРАНЕ. История электротехники
  • История энергетики . Блог об энергетике
  • Энергетическая стратегия России на период до 2030 года . Министерство энергетики
  • Ведение. Развитие энергетики в мире.