Моніторинг та аналіз основних питань розвитку світового нафтогазового комплексу за 2008 рік

2.6.1 Розвиток альтернативних джерел енергії у світі та Україні

Частка нетрадиційних і поновлюваних джерел у світових масштабах енергоспоживання в I півр. 2008 р. за даними Нацiонального агентства України з питань забезпечення ефективного використання енергетичних ресурсiв (НАЕР) Українська технічна газета, 22.05.08 р., з посиланням на інтерв'ю 1-го заступника голови НАЕР О. Паршина. становила майже 14% (наприклад, в Австрії 22%, Данії 15,7%, Швеції 40%). Країни ЄС поставили за мету до 2020 р. довести частку альтернативних і поновлюваних джерел енергії в енергетичних балансах своїх держав до 20%. В Україні на сьогоднішній день частка альтернативних джерел енергії в паливно-енергетичному балансі становить лише 0,83 %. При цьому колосальна кількість біомаси, придатної для виробництва енергії, знищується або вивозиться на звалища. На цьому тлі загальний технічно досяжний річний енергетичний потенціал поновлюваних джерел енергії в Україні складає близько 79 млн. т умовного палива, у т.ч. 63 млн. т. у. п. за рахунок освоєння альтернативних джерел енергії.

Редактор відділу науки журналу The Economist Дж.Сакс стверджував, що прогнози стосовно питомої ваги альтернативної енергетики в масштабах усього світу донедавна були песимістичними, але за останні кілька років ця ситуація кардинально змінилася. За його словами, фондові ринки очікує черговий бум бум альтернативної енергетики, що матиме не просто багато спільних рис із попередніми технологічними бумами (комп'ютерним 1980-х років, інтернет-бумом 1990-х, біо- і нанотехнологічним початку 2000-х), а й досить високі шанси об'єднати їх усі під своїм «зеленим» дахом. У 2007 році нові інвестиції в альтернативну енергетику збільшились на 60% The Economist, 12.08.08 р. і склали 148,4 млрд.дол.США.

Безумовно, основною причиною кардинальної зміни ставлення можновладців, бізнесменів і взагалі громадян до енергетичної проблематики стало безпрецедентне зростання цін на нафту в першій половині 2008 року. Разом з нафтою значно подорожчав і природний газ, як наслідок -- зросли ціни на електрику. Лише вугілля зберігає відносну дешевизну. На сьогодні середня ціна електроенергії, одержуваної на вугільній електростанції - 5 центів США/кВт/год. Проте, ані уряди розвинених країн, ані найбільші енергетичні компанії не поспішають робити основну ставку на вугілля, попри його дешевизну та великі запаси. Адже другий чинник -- глобальне потепління -- за такий же короткий період теж перейшов із розряду абстракцій у повсякденну нагальну проблему Приходько О. «Альтернативна енергетика: уже не тільки світить, а й гріє». - Дзеркало тижня, № 32 (711) 30 серпня -- 5 вересня 2008 [41] (http://www.dt.ua/2000/2229/63878/)..

Розвинуті країни бачать два рішення існуючої проблеми забруднення довкілля.

Перше запровадження спеціального податку в 20-50 дол.США на кожну тонну СО₂, що викидається в атмосферу (на чому наполягає Міжурядова комісія із зміни клімату (МКЗК) ООН).

Друге впровадження нових технологій, які скорочують емісію парникових газів в атмосферу. Найперспективніша з цих технологій підземне захоронення вуглекислого газу, що обходиться приблизно в 30 дол.США на тонну вугілля.

І перший, і другий варіант рішення призводить до істотного подорожчання як самого вугілля, так і одержуваної за його допомогою електроенергії.

З традиційних джерел енергії є ще атомна енергетика, але існують побоювання щодо повторення катастроф Чорнобиля та Лонг Айленду. Позбутися їх можна як за рахунок упровадження нових технологій гарантування безпеки, так і за допомогою відповідної PR-компанії. Щоправда, в усіх цих випадках за дужками залишається проблема утилізації радіоактивних відходів. Все це ще більше підвищує шанси на випереджальний розвиток альтернативної енергетики.

У звіті за етапом 2 роботи [34], поряд з оптимістичними очікуваннями на швидкий розвиток, було окреслено чинники ризику, що можуть вплинути на майбутнє альтернативної енергетики: 1) здешевлення нафти через уповільнення світового економічного розвитку; 2) відкриття нових покладів енергоносіїв через зростання попиту на нафту (але вартість їх розробки може бути економічно неприйнятною, а видобуток технічно неможливим); 3) економічний спад може досягти такої глибини, коли рівень цін на енергоносії вже не залишатиме місця для тривоги через прояви глобального потепління.

Події другої половини 2008 р. підтвердили зроблені нами застереження: фінансова криза перейшла в економічну, внаслідок чого ціни на нафту почали падати нечуваними темпами. Звичайно, повністю підірвати потенціал альтернативної енергетики це не зможе, але широке впровадження нових технологій та відчутне зростання їх частки в енергобалансі буде відкладено.

Вітрова енергетика. На початку липня 2008 р. Німеччина оголосила перехід на енергію вітру. Протягом наступних 20 років в країні будуть побудовані не менше 30 офшорних вітрових електростанцій. Вони будуть створені в Балтійському та Північному морях та будуть виробляти 11 тис. МВт електроенергії. В 2030 р. Німеччина буде отримувати від цих електростанцій не менше 25 тис.МВт електроенергії.

Україна була першою з країн СНД, де почалося впровадження вітрових електростанцій (ВЕС). Але це, на жаль, якоюсь мірою призвело до дискредитації галузі, оскільки було налагоджено виробництво абсолютно застарілої вітротехніки USW 56_100 потужністю 107 кВт. Ці установки було сконструйовано ще в 1970 році в США для унікально високого вітрового потенціалу Каліфорнії, де середньорічна швидкість вітру перевищує 8 м/с, що давало можливість забезпечити використання встановленої потужності на рівні рентабельності. Зважаючи на те, що в Україні таких швидкостей вітру не буває, ефективність експлуатації таких ВЕС була вкрай низькою використання встановленої потужності становило від 4 до 7% (при розрахунковому 14-20%). Сьогодні, на жаль, триває практика будівництва ВЕС на морально застарілій вітротехніці TW_48/600 потужністю 600 кВт. Водночас, приміром у Німеччині, де вітровий потенціал не відрізняється від українського, протягом останніх п'яти років комплектація ВЕС здійснювалася вітротурбінами потужністю 1,5-1,8 МВт, а починаючи з 2006 року ВЕС почали комплектувати вітротурбінами потужністю 2-5 МВт.

За оцінками В.Абейта, віце-президента General Electric з поновлюваних енергоресурсів, до 2012 р. половина нових потужностей, які вводять в експлуатацію в енергетиці США, припадатиме на вітрові турбіни. На даний момент за допомогою вітру в США виробляється лише 1% від усієї електроенергії. До 2020 р. цей показник зросте до 15%. Лідирує в цьому напрямі найбільш «нафтовий» і найбільш ліберальний в енергетичному плані штат США Техас. Саме тут нафтовий магнат та відомий інвестор Томас Бун Пікенс збирається за допомогою GE спорудити найбільшу у світі вітрову електростанцію потужністю 1 ГВт і вартістю 2 млрд. дол.США. Загалом же планується продати одних лише вітрових турбін GE цього року на суму в 6 млрд. дол. США. При цьому сучасні турбіни за рівнем технічних рішень кардинально випереджають моделі навіть і п'ятирічної давності, які вимикали як за відсутності вітру, так і за надто великої його швидкості. Сьогодні ж для виробництва вітрових турбін використовуються розробки космічних відомств. У результаті підвищилася як їхня ефективність, так і надійність і навіть «інтелектуальність». Якщо в 2002 році середній час простою вітрових турбін через технічні причини становив 15%, то нині - близько трьох. Максимальна ефективність вітрового устаткування, розрахована на початку XX століття науковцем А.Бецом, становила 59,3%. Коефіцієнт корисної дії (ККД) нинішніх турбін досягає 50%.

Турбіни останнього покоління мають не тільки більші (що дає змогу максимально використовувати силу навіть слабкого вітру), а й гнучкіші (що дає можливість «зливати» надлишки енергії вітру) лопатки. Крім того, сучасні турбіни розставляються з урахуванням рекомендацій кваліфікованих метеорологів (причому різниця в один-два кілометри може виявитися дуже істотною). А ще рекомендації тих самих метеорологів дають можливість поєднувати сусідні вітрові турбіни в найефективніші ланцюги, які дозволяють турбінам не зупинятися навіть за цілковитої відсутності вітру в певній місцевості. Щоправда, при цьому виникають проблеми вже зовсім іншого порядку, які розглядатимуться нижче. Проте «ринкова» ціна вітрової електроенергії вже наближається до 8 центів США/КВт-год. - вище за нинішній вугільний стандарт.

Разом з тим, «зелена» енергетична політика може мати не тільки позитивний вплив. Експерт у сфері досліджень зміни клімату Дж. Оз'юбел з Рокфеллерівського університету (Нью-Йорк) впевнений, що використання альтернативних джерел енергії здатне привести до виснаження природи, оскільки вони потребують для свого розташування великих територій. На його думку, поновлювані енергоресурси привабливі тільки при використанні в малих масштабах, так що набагато вигідніше сфокусуватись на подальшому розвитку атомної енергетики За даними джерела: http://www.podrobnosti.ua/technologies/nature/2008/09/08/552982.html, 8.09.08 р..

Біопаливо. Вітровій енергетиці треба конкурувати не тільки з традиційною енергетикою, а й з іншими видами «зеленої» енергетики. Виробництво і споживання біопалива зростає в усьому світі протягом останніх 15 років. Основні продовольчі культури, використовувані зараз у країнах ЄС з цією метою: пшениця, цукрові буряки і ячмінь для виробництва етанолу, ріпак, соя і обмежена кількість насіння соняшнику для дизельного біопалива. Однак скрізь, крім Бразилії, біопаливо забезпечує малу частку загальних енергетичних потреб і поки що не має значного проникнення на ринок. Для країн ЄС це 1,4% від споживаного палива. При цьому значна частина транспортних засобів може використовувати невеликі домішки (5- 10%) біопалива без технічних модифікацій автомобіля Савінова М. «Гаряча тема -- без гарячки».- «Українська технічна газета» № 19-20, 22.05.08 р. [42]..

У нашій країні поки що відсутні потужні підприємства з виробництва біопалива. За володіння землею в Україні конкурують різні сектори -- харчовий, кормовий, хімічний, виробництва волокон і енергетичний. Тому виробництво біомаси для потреб енергетики на одиницю площі має бути максимально ефективним, щоб мінімізувати ажіотажний попит на землю. Тривають технологічні розробки, що стосуються способів здешевлення виробництва біопалива, однак його висока вартість поки залишається основним бар'єром для широкого використання. Не зважаючи на певні успіхи, фінансування під відповідні проекти одержати досить складно. Біопаливо характеризується низкою переваг, але необхідно стимулювати попит та пропозицію цього виду палива.

Можна чітко виділити 3 групи інструментів, що сприяють підвищенню такого попиту:

· збільшення ролі інформованості, дослідні роботи, підвищення рівня компетентності;

· впровадження «енергетичних податків» та екологічних стандартів і вимог (баланс СО₂), «зелені тарифи», екологічне маркування, фінансові оцінки ризику для навколишнього середовища;

· прямий вплив (впровадження обов'язкового використання біопалива, програм із зменшення його вартості для кінцевого споживача, використання можливості державних закупівель).

У європейських країнах пільгове оподаткування, жорсткість екологічного законодавства роблять вигідним продаж біопалива, особливо біодизелю. Так, приміром, в 2007 році виробництво 1 л біодизелю в Європі коштувало 0,65 дол.США і багато в чому залежало від вартості сировини, типу заводу і т.д. Максимальні витрати на його виробництво в нафтовому еквіваленті становили 0,90 дол.США/л (за собівартості традиційного дизелю в 0,45 дол.США/л). Загальний обсяг субсидій для заміщення 10% нафтового палива на біологічне, наприклад, в одній тільки Німеччині складав 1,26 млрд. дол. США щорічно. Але, не зважаючи на такі капіталовкладення, політика ЄС все одно спрямована на підтримку біодизельної індустрії, як мінімум до 2020 року. Відповідно до розрахунків, з 75% урожаю ріпаку, зібраного на площі 2,5 млн. га, можна одержати 2,25 млн. т дизельного біопалива. За енергетичною цінністю така кількість еквівалентна 1,9 млн. т звичайного дизпалива (для його виробництва необхідно майже 6 млн. т нафти). Експерти стверджують, що для виробництва такого палива придатні й інші культури буряки та кукурудза. Але зауважують, що заводи з виробництва біопалива повинні бути невеликими, розрахованими на регіональні потреби. Транспортування такого палива на відстань більше 50 км робить його неконкурентоспроможним, порівняно з викопними видами палива. Ціна біодизелю не повинна перевищувати 85% від ціни традиційного дизелю.

Поряд із цим, значна увага до виробництва сировини для біоетанолу не тільки спровокувала світову продовольчу кризу, а й сприяла необґрунтованому зміщенню акцентів у сфері альтернативної енергетики в бік його використання. Виділення під вітрові турбіни площі майже у 10 соток може принести (в США) до 10 тис. дол.США/рік, тоді як відведення їх же під кукурудзу в розрахунку на одержання біоетанолу лише 300 дол.США/рік.

Експерти ОЕСР у звіті, опублікованому 16.07.08 р., дійшли висновку, що державна підтримка виробництва біопалива дорого коштує споживачам та платникам податків: у 2006 р. сукупні дотації виробникам біопалива склали близько 11 млрд.дол.США, а до 2015 року ця сума може зрости до 25 млрд.дол.США. Згідно з прогнозом організації, якщо Канада, США та ЄС продовжать практику державної підтримки виробництва біопалива, то викиди СО₂ в транспортному секторі в 2015 році будуть лише на 0,8% менше, ніж без субсидіювання. ОЕСР вважає, що є більш ефективні засоби зменшення викидів вуглекислого газу в атмосферу та рекомендує економічно розвинутим країнам робити ставку на енергозбереження Deutsche Welle World, 16.07.08 р..

На фоні такого прогнозу, сумнівним видається втілення мети ЄС - довести частку біопалива на ринку до 10% в 2020 році. Можна чекати зміни цього курсу. Підставою може також стати те, що біопаливо, всупереч багатьом очікуванням, так і не стало дешевою альтернативою вуглеводням, не дивлячись на стрімке зростання цін на нафту та газ.

Сонячна енергія. За твердженням Е. Сакса з Массачусетського технологічного інституту (МТІ), розвиток сонячної енергетики повною мірою підпорядковується комп'ютерному закону Мура, який у загальному випадку описує експоненціальне зростання технологічних потужностей. Особливо з урахуванням того, що основні структурні елементи «сонячних технологій» базуються практично на тих самих транзисторах, що і в комп'ютерній техніці. Звичайно, існує і досить специфічне «сонячне» обладнання. Проте, і воно теж не менш стрімко прогресує. Вартість кВт/год. електроенергії, виробленої за допомогою фотогальванічного елемента, у 1995 р. і становила 0,5 дол.США, у 2005 р. вже 0,2 дол.США.

Реалізація паралельно чималої кількості концептуальних ідей сонячних батарей, з одного боку, істотно прискорює технологічний прогрес, з іншого ускладнює процес вибору як інвестора, так і споживача. За різними підрахунками, питома вага сонячної енергетики в світовому енергобалансі становить 0,1%, проте, зважаючи на темпи зростання (50% на рік), наближається нині до 1%.

Найбільш передові проекти дають сьогодні показники ККД у 37%. Наприклад, собівартість електроенергії, виробленої за технологією компанії SUNGRI (Лос-Анджелес, США) - 0,05 дол.США/кВт/год. Успішна масштабна реалізація даного проекту може поламати всі сформовані тенденції розвитку альтернативної енергетики.

Д.Лінкотт, директор Інституту досліджень та розробок у сфері сонячної енергетики (Париж), закликає всі країни якнайшвидше почати масштабне використання сонячної енергії, бо вона може задовольнити глобальні потреби в електроенергії. За його словами, ресурси сонячної енергії невичерпні та безпечні, її можна використовувати та добувати будь-де Виступ на 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference (Валенсія, Іспанія), 1-4.09.08 р.. -France Presse..

Останніми роками почалось ширше використання сонячної енергії, але її частка в електропостачанні все одно мала. В 2007 р. сонячні панелі в усьому світі покривали площу в 40 км², тоді як енергозабезпечення таких країн як Німеччина чи Франція потребує 5000 км². Згідно з планами, до 2020 р. сонячні панелі покриють площу близько 1000 км² і зможуть задовольнити лише 3% від потреби в електроенергії Європейського союзу. Лідерами у використанні енергії сонця на сьогодні є Німеччина та Іспанія, які отримують з цього джерела 4000 МВт та 600МВт, відповідно.

Наприкінці червня 2008 р. уряд Великобританії оголосив, що в найближчі роки дахи 7 млн. домівок в країні будуть вкриті сонячними панелями. Дана ініціатива передбачає також встановлення 3500 нових вітрових турбін по всій території країни. Офшорні вітряні електростанції стануть виробляти в 30 разів більше електроенергії, а компанії будуть отримувати нові види позик та грантів для збільшення постачання екологічно чистої енергії.

Гідроенергетика. Гідроенергетика технологічно найбільш освоєне виробництво електроенергії, що має гарантований поновлюваний ресурс. Такі її особливості, як унікальні маневрові можливості, мінімальний вплив на навколишнє середовище, низька собівартість виробництва електроенергії дають чудові можливості її функціональної участі в роботі енергосистеми. Річний економічний гідропотенціал малих ГЕС (потужністю до 25 Мвт) в Україні оцінюється в 0,5 тис. МВт, що становить 3,8 млрд. кВт-год. на рік. Найбільший гідропотенціал (65% від загального) має Карпатський регіон. Збереглося 150 малих ГЕС, з яких експлуатується 54 загальною потужністю 101 МВт. Вони виробляють 310-320 млн. кВт/год. і серйозно впливають на місцеве енергозабезпечення. Водночас у промислово розвинутих країнах світу потенціал малих ГЕС використовується набагато активніше. Так, у Німеччині працює 30 тисяч малих ГЕС, у Франції 4,1 тис. Для успішної реабілітації малих ГЕС в Україні необхідно забезпечити передусім їхню інвестиційну привабливість, оскільки капіталовкладення для спорудження малих ГЕС досить значні і становлять 1100-1400 дол.США/кВт потужності зі строком окупності від 2-х до 6 років [42].

Геотермальна енергетика. Геотермальна енергетика забезпечує потреби в електроенергії 60 млн. осіб, тобто, 1% населення планети. Це перспективне поновлюване джерело енергії давно й широко використовується в багатьох країнах світу, передусім, в Ісландії, Новій Зеландії, Італії, Франції, Угорщині. У США експлуатується найбільша у світі геотермальна електростанція потужністю 2000 МВт. У країнах ЄС за рік з геотермальних родовищ виробляється близько 105 ПДж (10¹⁵ джоулів) енергії, найбільше в Італії (92,2%) і Франції (5,2%). Використання геотермальної енергії є привабливим і для енергетичного комплексу України. Прогнозні ресурси підземних термальних вод на території Криму становлять більше 27 млн.куб.м /добу, що дозволяє говорити про можливості забезпечення потреб певної частини регіону в енергоресурсах за рахунок цих джерел. Але на сьогодні дослідна експлуатація здійснюється тільки на двох родовищах -- Медведівському і Янтарному.

Шахтний метан Одна із найбільш нагальних українських проблем -- утилізація шахтного метану. Актуальна вона, з огляду і на екологію, і на забезпечення енергетичних потреб країни та безпечне здійснення видобутку вугілля. І вітчизняний, і зарубіжний досвід переконують у доцільності видобутку метану з вугільних родовищ. За умови використання сучасних технологій, а також залучення відповідних інвестицій загальна потужність ТЕЦ, що працюють на метані вугільних родовищ, може бути доведена до 2020 року до 1000 МВт, а видобуток метану до 6-9 млрд.куб.м/рік. Сьогодні в Україні рядом організацій, у тому числі київським НВП «Сінапс», напрацьований вагомий досвід проектування, монтажу, введення в експлуатацію і сервісного обслуговування когенераційних енергетичних центрів. Цим підприємством успішно реалізований проект першої черги будівництва когенераційної електростанції з використанням шахтного метану як палива на підприємстві «Шахта ім. О.Ф. Засядька» у Донецьку.

Нетрадиційні джерела. Останнім часом провідні світові енергетичні корпорації починають диверсифікувати свій бізнес, відчуваючи необхідність поступового відходу від нафти до нетрадиційних джерел енергії. Прикладом цього є придбання енергетичним концерном Royal DutchShell (Shell) за 5,6 млрд.дол.США канадської компанії Duvernay Oil Corp, яка володіє значними покладами (на території близько 450 тис. акрів) гідрату метану - газу, вмороженого в лід Інша назва - кристалогідрат, «палаючий лід» - молекулярна сполука метану з водою, що утворюється в умовах відносно високого тиску при низьких температурах, на вигляд нагадує пресований сніг.. Міністерство промисловості Канади 19.08.08 р. ухвалило угоду купівлі Duvernay Oil Corp.

Влітку 2008 р. Duvernay заявила про плани до 2012 року збільшити видобування газу від близько 25 тис. бар. н.е. /д до близько 70 тис. бар. н.е./д, що, в свою чергу, завантажить існуюче підприємство з переробки гідрату метану в США потужністю 80 тис. бар. н.е. /д, яким володіє RoyalDutch Shell. Попит на газ із покладів Duvernay збільшиться ще за рахунок того, що Shell інвестує в широкомасштабну компанію розробки покладів канадських бітумінозних пісків (провінція Альберта), що потребує великої кількості газу для переробки, хоч компанія і не підтвердила інформацію про використання газу саме Duvernay. В липні 2008 р. ще одна компанія Plains Exploration погодилась заплатити компанії Chesapeake Energy 1,65 млрд.дол.США за пакет акцій у 20% з розробки покладів гідрату метану Haynesville Shale (Луїзіана, США).

Наведене є прикладом зростання важливості нетрадиційних енергоносіїв, попри те, що їх розробка потребує більших інвестицій та більш сучасних технологій для доступу до них.

Горючі сланці. Одним із варіантів задоволення попиту на паливо в США є розробка нафтоносних (горючих) сланців Горючий сланець - вид корисних копалин, з якого при переробці можна отримати значний обсяг так званої «сланцевої смоли», що за складом близька до нафти. . У сланцях, 80% покладів яких розташовано під федеральними землями, знаходиться до 800 млрд.бар. нафти, що втричі перевищує потенційні поклади традиційної нафти країни. У США сланці з 1960-х розглядаються як потенційна сировина для одержання нафти та газу за допомогою підземної газифікації з використанням підземних вибухів. Але через високо витратні технології комерційне видобування сланців поки що нерентабельне.

На сьогодні споживана в глобальному масштабі потужність обчислюється 15 ТВт-ми. Якщо врахувати, що один тераВат -- це 1000 гігаВатів, а один гігаВат -- це потужність середньої сучасної електростанції, то нинішні масштаби ще більш-менш можна собі уявити. У грошовому еквіваленті - це 6 трлн. дол. США /рік -- приблизно 10% світового ВВП. За різними прогнозами, до 2050 року споживання енергії подвоїться. Тому розвиток альтернативної енергетики стає нагальним питанням як екології (глобальне потепління), економіки (ціни на традиційні енергоносії - нафта та природний газ), але і міжнародної безпеки - залежність світу від нафто- та газодобувних країн створює нові центри сили, подальші дії деяких важко прогнозувати (Іран, Венесуела, Російська Федерація).

Прогноз світового обсягу виробництва альтернативного рідкого палива за джерелами його походження наведено на рис. 2.45 [12].

Рисунок 2.45 - Прогноз світового обсягу виробництва альтернативного рідкого палива за джерелами його походження, млн. бар. н. е/добу

2.6.2 Нові відкриття та розробки у сфері альтернативних джерел енергії

«Суха вода» Як відомо, метан та природний газ в умовах високого тиску та низьких температур створюють кристалічні сполуки на основі води (газові гідрати). Великі поклади кристалічних субстанцій знаходяться в морських глибинах і можуть розглядатися як поклади енергоносіїв. Зростаюче глобальне потепління загрожує розпадом гідратів.

Можливість використання гідрату метану як «твердого» метану є привабливою в аспекті його зберігання та транспортування. Слід згадати, що близько 70% родовищ знаходяться у важкодоступних районах, де будувати трубопроводи економічно недоцільно. Тому транспортування газових гідратів могло би стати альтернативою, за умови їх дешевого виробництва Methane Storage in Dry Water Gas Hydrates (Weixing Wang, Christopher L. Bray, Dave J. Adams, and Andrew I. Cooper). - Journal of the American Chemical Society, 2008, 130, (35), pp. 11608-11609 [43]..

Дане питання вже обговорювалося раніше. Компанія Mitsui Engineering and Shipbuilding (Японія) навіть має пілотний проект виробництва гідрату природного газу на борту суден, які будуть потім перевозити газ з віддалених морських родовищ та використовувати частину цього газу для потреб самих суден. Проблема полягає в тому, що звичним способом форми гідрату газ набуває при низькій температурі, високому тиску та дуже повільно. Швидкість утворення може бути підвищено шляхом енергійного змішування газу та води, але це економічно невигідно та потребує громіздкого устаткування. Вчені з університету м. Ліверпуль знайшли інший, досить дешевий спосіб одержання з метану твердого порошку. Фахівцям В.Британії вдалося отримати газові гідрати при звичайному атмосферному тиску. Вчені розділили воду на дуже маленькі краплі та змішали їх з кремнієм (силіцієм) спеціальної формули для запобігання злиттю крапель. Таку суміш назвали «сухою водою». На вигляд - як порошок, але якщо взяти її пальцями, то одразу виділяється вода (рис. 2.46 [43]).

Рисунок 2.46 - Суміш метану та кремнію у вигляді порошку - «суха вода».

Отримана суміш вбирає велику кількість метану при температурі 0С⁰ - звичайній точці замерзання води. Шість грамів матеріалу можуть містити до 1 л газу, що близько до значення, необхідного для його можливого промислового використання.

Технологія ущільнення газу ZedGas

ZedGas - запатентована технологія ущільнення природного газу для зменшення його обсягу при транспортуванні та зберіганні Власник патенту - канадська компанія W. Claire Energy Corporation (http://www.wclaire.com).. Продукт технології ZedGas досягає максимальної щільності при температурі -40 С⁰ та тиску 75-90 атмосфер, залежно від хімічного складу газу. Технологія ґрунтується на принципі закону змішання Кея, згідно з яким суміш, яка утворюється при змішуванні газів, набуває середніх характеристик газів, що змішуються. Даний процес включає в себе змішування природного газу з більш важкими вуглеводнями, після чого утворюється єдина «щільна» фаза і в ємність може бути закачано в 3,5 рази більше газу, ніж за звичайної компресії. Крім того, завдяки наявності в ньому більш важких вуглеводнів, «щільний» продукт ZedGas містить в собі в 4,5 більше енергії, ніж сухий газ (табл. 2.20 Проспект "Технологія ущільнення "ЗедГаз", листопад 2008.- W. Claire Energy Corporation, Калгарі, Альберта, Канада.).

Таблиця 2.20 Порівняння характеристик технології ZedGas і технології СПГ

Вартість установки ZedGas в 4-5 разів менше вартості заводу скраплення природного газу, бо це стандартне нафтопромислове обладнання: необхідні для нього будівлі - прості та недорогі. За розмірами та компонуванням установка нагадує звичайну установку переробки природного газу, що використовується для дегідратації та відділення більш важких вуглеводнів природного газу. Установки технології ZedGas можуть бути виконані різних розмірів - потужністю від декількох тис. куб. м /д до більш як 30 млн. куб. м/д.

Готовий продукт технології може під тиском транспортуватись автомобільним, водним та залізничним транспортом у ємностях - рефрижераторах.

Одним з варіантів є транспортабельна ємність-рефрижератор, схожа на вантажний контейнер, який відповідає стандартам ISO. Для транспортування ZedGas можна спеціально побудувати судна та баржі або переобладнати наявні. Газ буде міститись у вертикальних, зібраних в групи, трубах стандартного діаметру 1220 мм, які використовуються для трубопроводів.

У вересні 2006 року було проведено попередні випробування технології ZedGas у Канаді, в лабораторії Powertech Labs Inc. Під час випробування було досягнуто «щільного» стану та реакції падіння тиску, як і прогнозувалось шляхом термодинамічного моделювання. Випробування продемонструвало процес отримання продукту ZedGas у цілому, а також процедури завантаження та розвантаження.

Технологія може використовуватись для транспортування газу в місця, де будувати нові трубопроводи чи розширювати потужності наявних не є рентабельним. ZedGas дозволяє рентабельно транспортувати менші обсяги газу на більш короткі відстані, у порівнянні з технологією СПГ.

Хвильові електростанції

В районі Агусадора запущено першу в світі комерційну хвильову електростанцію. Система складається з 3 генераторів, які виробляють 2,25 МВт, що достатньо для живлення 1600 домівок, її розташовано в 5 км від берега Ці генератори-перетворювачі розроблено та побудовано шотландською компанією Pelamis Wave Power (рис. 2.47, 2.48).

Рисунок 2.47 - Зовнішній вигляд перетворювача енергії хвиль Pelamis Wave Energy Converter

Рисунок 2.48 - Зовнішній вигляд системи перетворювачів Pelamis Wave Energy

Кожний перетворювач енергії хвиль (конвертор, що називається Pelamis Wave Energy Converter) можна порівняти по довжині та діаметру з невеликим залізничним потягом у воді (довжина - 140 м, діаметр - 3,5 м). Взаємне кутове зміщення складових частин конвертора і приводить в дію електрогенератори, сховані всередині величезних понтонів. Змушують прогинатися цю конструкцію хвилі, процес нагадує рух змії, за рахунок чого всередині в місцях з'єднання сусідніх секцій починають працювати гідравлічні поршні, які прокачують масло через гідравлічні двигуни, що, в свою чергу, приводять в дію електрогенератори.

У подальших планах компанії - додати до цієї хвильової ферми ще 25 конверторів, що підніме сумарну потужність до 21 МВт. Цього вистачить уже на 15 тис. домівок, що буде означати скорочення викидів вуглекислого газу тепловими електростанціями на 60 тис.т/рік.

В університеті Саутгемптона (Велика Британія) зараз проходять випробування подібних змієподібних генераторів, корпус яких виготовлено з гуми, що дозволить підвищити ККД. Генератор має вигляд гнучкої трубки, заповненої водою (рис. 2.49).

Рисунок 2.49 - Гумовий змієподібний хвильовий генератор електроенергії

Проходження кожної хвилі стискає трубку та створює хвилю тиску з опуклістю, що проходить по всій довжині труби. Коли опуклість доходить до кінця, вона змушує встановлені там турбіни крутитись та виробляти електроенергію. Повномасштабні версії повинні бути 7 м завширшки, 200 м завдовжки та закріплені на глибині 40-100 м, що забезпечить проведення 1 МВт енергії. Для порівняння: система, що працює в Португалії, виробляє близько 0,75 МВт.

Твердооксидні паливні елементи

Альтернативними джерелами енергії можуть стати і паливні елементи (ПЕ) з використанням діоксиду цирконію. Одним із типів ПЕ є твердооксидні паливні елементи (ТОПЕ, англ. Solid oxide fuel cells) з керамічним оксидним електролітом з діоксиду цирконію, стабілізованого оксидом ітрію. Такі паливні елементи дають змогу безпосередньо перетворювати хімічну енергію палива в електричну, з ККД, вищим за 50%. Переваги таких елементів у тому, що вони не потребують дорогого каталізатора (платини) і можуть працювати на багатьох видах палива. Основна проблема їх використання пов'язана з високою температурою здійснення процесу (700-1000 ⁰С) та необхідністю утилізації тепла.

Група вчених Мадридського університету (Іспанія) під керівництвом J. Santamaria розробила низькотемпературний електроліт, який дає змогу зробити твердоокcидні паливні елементи практичніше K. Bullis. A Cool Fuel Cell.-Technology Review, 4.08.08 р. [44].. Застосування паливних елементів як джерел електроенергії дозволить створити ефективні електромобілі, локальні електростанції різного призначення, великі електростанції. Іспанським вченим вдалось знизити температуру, за якої починається електрохімічна реакція, до кімнатної. Групі вчених вдалось досягти цього шляхом модифікації оксиду цирконію, що традиційно використовується як електроліт.

Доведено, що використання тепла електрохімічної реакції для додаткового продукування електроенергії за допомогою газової чи парової турбіни може довести ККД теплоелектростанцій до 80%. При цьому як паливо для даного типу елементів може використовуватись будь-яке рідке паливо, газоподібне органічне паливо або водень.

У твердооксидних паливних елементах іони кисню проходять через твердий оксид, який використовується як електроліт, і за високої температури реагують з воднем на аноді. Якщо як паливо використовується тільки водень, то результатом реакції стає тільки вода. Електроліт не дозволяє створеним на аноді електронам рухатись назад в сторону катода. Якщо ж замкнути катод та анод на зовнішнє навантаження, рух електронів від анода до катода почнеться саме через нього і буде вироблено електричний струм Джерело: EnergyLand.info..

Команда вчених під керівництвом Jacobo Santamaria в результаті дослідів довела, що іонну провідність за низьких температур може бути значно покращено, якщо на шар звичайного електроліту буде нанесено шар титанату стронцію (SrTiO₃) товщиною 10 нанометрів. Вчені відкрили, що завдяки різниці у структурі кристалічних решіток оксиду цирконію та титанату стронцію, в області контакту цих матеріалів створюється велика кількість «кисневих вакансій» (дірок) - місць, які можуть бути зайняті атомами кисню. Такі дірки створюють шляхи, якими іони кисню рухаються через електроліт.

Якщо властивості нового електроліту підтвердяться, то це може стати потужним імпульсом до розвитку технології використання таких паливних елементів.

Нова ефективна технологія видобування нафти

Сучасна технологія нафтовидобутку дозволяє видобувати не більше 35% від реальних запасів нафти свердловини, зростання її ефективності стримується проблемою високих температур і тиску.

Втім, дослідники з відділення промисловості Університету Синсю (Японія) розробили технологію застосування нанокарбонових трубок при бурінні свердловин і видобуванні нафти, що дозволить збільшити обсяг видобування в 2 рази.

Нанокарбонова трубка - трубка з речовини, що складається з мікроскопічних волокон діаметром 10^-6 мм. Згідно із заявою керівника наукової групи Морінобу Ендо, отриманий матеріал виявився здатним витримувати температуру 260 С⁰ і тиск 2,4 т/см².