Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Энергетические проблемы человечества

Введение

энергетика проблема регион

Человек с момента своего появления нуждался в энергетических ресурсах. На раннем этапе развития он удовлетворял эту потребность через пищу. Но с развитием человечества росли его энергетические потребности и расширялись возможности их удовлетворения. На первых этапах развития цивилизации использовались первичные природные энергетические ресурсы - древесина, затем ископаемый уголь. Постепенно начинает использоваться энергия ветра и воды. Примитивные ветряные двигатели (ветряные мельницы) появились еще 2 тысячи лет назад. Природный битум начал использоваться 1 тысячу лет назад. Первые нефтяные скважины появились в XVII веке, а в середине XIX века началась промышленная добыча нефти и газа. В эпоху индустриализации потребность в энергетических ресурсах резко увеличивается, но расширяются и возможности человечества: началось производство электроэнергии с использованием гидроресурсов, энергии Солнца и атомной энергии. Использование энергетических ресурсов во все времена ограничивалось запасами природных энергоресурсов, возможностями человека извлекать энергию из этих энергоресурсов и последствиями их извлечения и использования.

«Неизбежность глобального энергетического кризиса сейчас полностью осознана и поэтому энергетическая проблема для техники и науки стала проблемой № 1», - говорил П.Л. Капица, ученик великого Резерфорда , в 1975 году.

Сегодня ни только ученые и государственные мужи пытаются решить данную проблему, но и миллиардеры, которые заработали деньги в ущерб экологии обеспокоены.

"Мы не привыкли к мысли о том, что существует опасность, и продолжаем планомерно уничтожать все вокруг себя", - заявил Альберт Гор, бывший вице-президент США.

В свою очередь, глава корпорации Virgin сэр Ричард Брэнсон намерен инвестировать 3 млрд. долларов в борьбу с глобальным потеплением. Известный в Британии бизнесмен заявил, что потратит на экологию всю прибыль от транспортных компаний, таких как Vigrin Atlantic и Virgin Trains, в ближайшие 10 лет.

Брэнсон считает, что человечество должно в полной мере осознавать, какая опасность нависла над ним. "Я хочу, чтобы у моих детей и внуков было будущее, - сказал он, - время пошло, ждать больше нельзя". Чтобы спасти планету необходимо найти способ бороться с парниковыми газами, добавил Брэнсон. "Мы должны как можно скорее избавиться от нашей зависимости от угля и другого ископаемого топлива", - сказал Брэнсон. [1]

Стабильный рост уровня так называемых парниковых газов в атмосфере, на которые возлагают вину за глобальные климатические перемены, не подает признаков замедления. Об этом объявили эксперты Всемирной метеорологической организации.

Средства будут потрачены на разработку возобновляемых источников энергии. Главное направление этих поисков обычно ведется с узкотехническим подходом, без достаточного учета тех закономерностей, которые установлены физикой.

Жизнь показала, что эффективность исследований значительно повышается, если они ведутся с более глубоким учетом базисных законов физики.

Решить энергетическую проблему с помощью вечных двигателей не позволяют «базисные законы» термодинамики законы сохранения энергии и возрастания энтропии.

Миллионы ученых, инженеров, рабочих создают сегодня энергетику будущего, бьются над возникающими одна за другой проблемами. Первые магнитогидродинамические генераторы только-только расстаются с пеленками. Адские температуры, зазвуковые скорости газов испепеляют, разносят в прах токовые электроды, футеровку газоходов, изоляторы. Одна за другой входят в строй атомные электростанции. И по мере их освоения возникают трудности: материалы труб еле выдерживают напор нейтронов, электронов, гамма-лучей. «Золы» атомные станции дают мало - в тысячи раз меньше чем тепловые, но она и в тысячи раз опаснее обычной золы. Куда ее девать? Да и КПД у атомной станции ничтожен: используется 0,1% энергии, заключенной в атомном топливе. А что удивительного? Здесь тоже котлы, вода, пар. Симбиоз атомной физики с паровозной техникой... [2]

Навсегда обещает утолить энергетическую жажду человечества хорошо видимый, но ускользающий управляемый термоядерный синтез. Прихотливые шнуры могучих разрядов в вакууме рвутся в самом неожиданном месте. Вот-вот мы заставим их полыхать, вот-вот... Нет синтеза! Который год, которое десятилетие - нет, нет, нет...

А пока не менее 20 процентов добытой драгоценной энергии теряется в тысячекилометровых линиях передач. Тяжелое бремя! И вот - обсуждается проблема передачи не электроэнергии, а водорода, полученного вблизи тепловых станций...

Миллионы и миллионы долларов, фунтов, франков, марок, дни и ночи многотысячных коллективов, могучая индустрия эксперимента, космический вакуум и холод брошены против угрозы энергетического голода.

Пора осмотреться, сопоставить достигнутое с ценой.

Глава 1. Энергетические проблемы человечества

Энергетика -- это основа промышленности всего мирового хозяйства. Поэтому последствия влияния энергетики на экологию Земли носит глобальный характер.

Воздействие энергетики на окружающую среду разнообразно и определяется видом энергоресурсов и типом энергоустановок. Приблизительно 1/4 всех потребляемых энергоресурсов приходится на долю электроэнергетики. Остальные 3/4 приходятся на промышленное и бытовое тепло, на транспорт, металлургические и химические процессы. Ежегодное потребление энергии в мире приближается к 10 млрд. т условного топлива, а к 2000 году оно достигнет, по прогнозам экспертов, 18-23 млрд. т. Теплоэнергетика в основном твердое топливо. Самое распространенное твердое топливо нашей планеты -- уголь. И с экологической и с экономической точки зрения метод прямого сжигания угля для получения электроэнергии не лучший способ использования твердого топлива. При сжигании жидкого топлива с дымовыми газами в атмосферу воздуха поступают: сернистые ангидриды, оксиды азота, окись и двуокись углерода, газообразные и твердые продукты неполного сгорания топлива, соединения ванадия, соли натрия, и др. С точки зрения экологии жидкое топливо менее вредно, чем уголь. Если уровень загрязнения атмосферы при использовании угля принять за 1, то сжигание мазута даст 0,6, а использование природного газа снижает эту величину до 0,2. Парниковый эффект. Повышение концентрации углекислого газа в атмосфере вызывает так называемый парниковый эффект, который получил название по аналогии с перегревом растений в парнике. Роль пленки в атмосфере выполняет углекислый газ. В последние годы стала известна подобная роль и некоторых других газов (СН4 и N2О). Количество метана увеличивается ежегодно на 1%, углекислого газа - на 0,4%, закиси азота - на 0,2%. Считается, что углекислый газ ответственен за половину парникового эффекта. [3]

Загрязнение атмосферы

Негативное влияние энергетики на атмосферу сказывается в виде твердых частиц, аэрозолей и химических загрязнений. Особое значение имеют химические загрязнения. Главным из них считается сернистый газ, выделяющийся при сжигании угля, сланцев, нефти, в которых содержатся примеси серы. Некоторые виды угля с высоким содержанием серы дают до 1 т сернистого газа на 10 т сгоревшего угля. Сейчас вся атмосфера земного шара загрязнена сернистым газом. Идет окисление до серного ангидрида, а последний вместе с дождем выпадает на землю в виде серной кислоты. Эти осадки называют -- кислотными дождями. То же самое происходит и после поглощения дождем диоксида азота -- образуется азотная кислота.

Озоновые "дыры"

Впервые уменьшение толщины озонового слоя было обнаружено над Антарктидой. Этот эффект -- результат антропогенного воздействия. Сейчас обнаружены и другие озоновые дыры. В настоящее время заметно уменьшение количества озона в атмосфере над всей планетой. Оно составляет 5-6% за десятилетие в зимнее время и 2-3% -- в летнее время. Некоторые ученые считают, что это проявление действия фреонов (хлорфторметанов), но озон разрушается также оксидом азота, которые выбрасываются предприятиями энергетики.

Отрицательное влияние атомных электростанций сказывается прежде всего на атмосфере. Правда, при нормальной работе АЭС вероятность радиоактивного загрязнения невелика. Но в случае аварии воздействие радиоактивных выбросов носит глобальный характер.

Сейчас, как никогда остро встал вопрос, о том, каким будет будущее планеты в энергетическом плане. Что ждет человечество -- энергетический голод или энергетическое изобилие? В газетах и различных журналах все чаще и чаще встречаются статьи об энергетическом кризисе. Из-за нефти возникают войны, расцветают и беднеют государства, сменяются правительства. К разряду газетных сенсаций стали относить сообщения о запуске новых установок или о новых изобретениях в области энергетики. Разрабатываются гигантские энергетические программы, осуществление которых потребует громадных усилий и огромных материальных затрат.

Если в конце XIX века энергия играла, в общем, вспомогательную и незначительную в мировом балансе роль, то уже в 1930 году в мире было произведено около 300 миллиардов киловатт-часов электроэнергии. С течением времени -- гигантские цифры, огромные темпы роста! И все равно энергии будет мало -- потребности в ней растут еще быстрее. Уровень материальной, а, в конечном счёте, и духовной культуры людей находится в прямой зависимости от количества энергии, имеющейся в их распоряжении.

Чтобы добыть руду, выплавить из нее металл, построить дом, сделать любую вещь, нужно израсходовать энергию. А потребности человека все время растут, да и людей становится все больше. Так за чем же остановка? Ученые и изобретатели уже давно разработали многочисленные способы производства энергии, в первую очередь электрической. [4] Давайте тогда строить все больше и больше электростанций, и энергии будет столько, сколько понадобится! Такое, казалось бы, очевидное решение сложной задачи, оказывается, таит в себе немало подводных камней. Неумолимые законы природы утверждают, что получить энергию, пригодную для использования, можно только за счет ее преобразований из других форм.

Вечные двигатели, якобы производящие энергию и ниоткуда ее не берущие, к сожалению, невозможны. А структура мирового энергохозяйства к сегодняшнему дню сложилась таким образом, что четыре из каждых пяти произведенных киловатт получаются в принципе тем же способом, которым пользовался первобытный человек для согревания, то есть при сжигании топлива, или при использовании запасенной в нем химической энергии, преобразовании ее в электрическую на тепловых электростанциях.

Правда, способы сжигания топлива стали намного сложнее и совершеннее. Возросшие требования к защите окружающей среды потребовали нового подхода к энергетике. В разработке Энергетической программы приняли участие виднейшие ученые и специалисты различных сфер. С помощью новейших математических моделей электронно-вычислительные машины рассчитали несколько сотен вариантов структуры будущего энергетического баланса. Были найдены принципиальные решения, определившие стратегию развития энергетики на грядущие десятилетия. Хотя в основе энергетики ближайшего будущего по-прежнему останется теплоэнергетика на не возобновляемых ресурсах, структура ее изменится. Должно сократиться использование нефти. Существенно возрастет производство электроэнергии на атомных электростанциях.

Глава 2. Проблемы энергетики по регионам

2.1 Энергетические проблемы в Африкаском регионе

Энергетика - узкое место хозяйства Африки, несмотря на значительное развитие, которое отрасль получила в последние 30 - 40 лет. Ее определяющей чертой остается низкий уровень развития. Несмотря на значительные запасы различных видов энергоресурсов на Африканском континенте, энергообеспеченность многих стран оказывается недостаточной в силу того, что структура потребления энергоносителей на континенте явно не соответствует структуре энергоресурсов. В связи с неравномерностью размещения последних по континенту и экспортной направленностью нефтегазовой и урановой промышленности большинство африканских государств являются неттоимпортерами энергии, в то время как Африка в целом экспортирует в 2,5 раза больше энергоресурсов, чем потребляет.

Структура топливно-энергетического баланса Африки коренным образом менялась в результате освоения крупных месторождений нефти. если до 60-х годов XX века основой этого баланса служили главным образом уголь Южной Африки (ЮАР и Зимбабве (Южная Родезия)), отчасти Северной (Марокко, Алжир), и Западной (Нигерия) Африки, а также импортные нефтепродукты, то в 1962 - 1963 гг. абсолютные размеры добычи угля и нефти в Африке сравнялись, а в 1970 году добыча нефти превысила добычу угля в 4 раза. Географически главными центрами добычи углеводородного сырья в северной Африке стали Алжир, Ливия, АРЕ, а в Западной - Нигерия.

В настоящее время энергобаланс отдельных африканских государств резко различен, однако в производстве энергии на материке в целом преобладает нефть (71,1%) при важной роли угля (13,4%) (исключительно за счет ЮАР), а структура потребления складывается в основном из трех почти равнозначных компонентов - угля, нефти и растительного топлива (. рис. 1). Огромная роль последнего как в производстве, так и в потреблении - одна из важных черт энергетики Африки. Быстро начинает расти производство и потребление газа, особенно в Северной Африке. [5]

При анализе официальной статистики может создаться впечатление, что ситуация в области энергетики на Африканском континенте является вполне сбалансированной. Однако при более внимательном изучении ситуации в каждой конкретной стране обнаруживается, что положение в большинстве случаев является весьма сложным: обеспеченность энергопотребления национальным производством энергоисточников находится на низком уровне. Так, примерно 75% африканских стран удовлетворяют свои энергетические потребности менее чем на 30%.

Только у 11 стран (в основном крупных экспортеров нефти) уровень энергообеспеченности покрывает и превышает их внутренние потребности в энергоисточниках (табл. 1).

Рис. 1 Структура производства и потребления первичных энергоресурсов в Африке на конец 90-годов

нефть и конденсат

природный газ

растительное топливо

уголь и магниты

гидроэнергия

Резкое несоответствие структур энергопроизводства и энергопотребления (по коммерческим энергоносителям) объясняется отсутствием или недостаточностью национальных энергоресурсов. Например, почти в трети африканских развивающихся государств, не располагающих нефтяными ресурсами, доля нефти в структуре энергопотребления составляет 95 - 100%. В других развивающихся странах (их насчитывается более десяти), также не имеющих нефти, но обладающих ресурсами угля и гидроэлектроэнергии, удельный вес нефти в энергопотреблении превышает 70%. Это означает, что нефть играет первостепенную роль в структуре импорта энергоресурсов и на ее приобретение приходится затрачивать крупные финансовые средства, а многие из стран-импортеров нефти входят в группу наименее развитых государств. Удельный вес финансовых затрат на нефть в общем объеме импорта превышает даже долю расходов на приобретение продуктов питания: если в 1979 г. доля нефти оценивалась в 5,7%, а удельный вес продуктов питания - в 13,6%, то уже в 1980 г. их доля составила соответственно 25,5 и 20,7%. [6]

Что касается остальных стран, то в 1986 г. в органах - членах ОПЕК (Алжир, Ливия, Нигерия, Габон) на долю газа и нефти приходилось 97% общего объема потребляемой энергии, т.е. значение других энергоресурсов (угля, гидроэнергии и т.д.) было несущественным. В тот же период для стран экспортеров нефти, не входящих в ОПЕК (Ангола, Египет, Заир и др.), соответствующий показатель превышал 90%; потребление угля было значительным в Заире, а гидроэнергии в Камеруне и Заире. Однако для большинства стран, которые являются импортерами нефти, доля нефти и газа составляла в это же время 60%, угля - 33%, гидроэнергии - 7%. [7]

Энергетика Нигерии, например, базируется на нефти и древесном топливе, доля последнего даже в структуре производства составляет более 10%, а в балансе потребления на его долю приходится более 60%. Дрова остаются важнейшим, если не единственным, источником энергии в сельской местности и у значительной части горожан, что ведет к катастрофическому сведению лесов и служит причиной опустынивания в зоне Сахеля. Около 60% электроэнергии дают ГЭС, крупнейшими среди которых являются Лакога, Каинджи и Джебба, построенные на реке Нигер. Большинство тепловых станций, среди которых Игбин (близ Лагоса; мощностью 1,3 млн. кВт), Афам, Сапеле, работают на топливном мазуте т природном газе. [8]

Нефть - основа топливно-энергетического баланса Египта: около ѕ потребления первичных источников энергии. Доля природного газа быстро растет и превысила уже 15%. На долю гидроэнергии приходится менее 5%. Однако дальнейшее развитие гидроэнергетики в стране не имеет перспектив, и тепловая электроэнергетика развивается опережающими темпами. Большинство ТЭС работают на углеродном топливе, однако в целях экономии собственной нефти и газа планируется соорудить и новую крупную ТЭС, которая будет работать на угле, импортируемом из Австралии. Крупный проект сооружения АЭС в районе Александрии отложен на неопределенное время. Египет проявляет большой интерес к использованию нетрадиционных источников, в частности солнечной энергии. Имеется крупный и пока полуфантастический и неясный по экологическим последствиям проект сооружения крупной ГЭС на впадине Каттара, канал к которой от Средиземного моря мог бы обеспечить для воды большой перепад высот.

Африканская энергетика состоит как бы из двух, внешне не связанных между собой частей: "большой" и "малой" энергетики. Если первая потребляет коммерческие энергоносители (нефть, природный газ, гидроэнергию и др.), идущие на энергообеспечение промышленности и городов, то вторая основана преимущественно на местных традиционных энергоисточниках (дровах, отходах сельского хозяйства и т.д.) и обеспечивает энергетические нужды сельского населения. Двойственная структура энергетического сектора воспроизводит дуалистический характер общей структуры хозяйства, где наряду с традиционным существует современный сектор. Что касается некоммерческих энергоисточников, потребляемых в основном на месте и не являющихся товарами международной торговли, то официальной статистикой они не учитываются. Тем не менее они играют весьма существенную роль в обеспечении энергетических потребностей большой части населения, и без их учета характеристика энергетической ситуации в развивающихся органах Африки будет неполной и искаженной. Значительный удельный вес некоммерческих источников энергии, таких как древесина, древесный уголь, сухой навоз, отходы сельскохозяйственного производства и т.п., в бытовом энергопотреблении обусловлен отсталостью и низким уровнем развития энергетики. В сельском хозяйстве большое значение имеет также мускульная энергия человека и тягловая - животных. В африканских государствах на эти энергоисточники приходится 70-90%, в то же время как в Азии и Латинской Америке - 50-65%. В то же время удельный вес некоммерческих видов энергии существенно различается в развивающихся странах в зависимости от уровня экономического развития. В наименее развитых странах доля их в общем потреблении превышает 90% (например, в Танзании, Мали), а в сравнительно более развитых государствах Африки 65%.

Некоммерческие источники энергии потребляются преимущественно в бытовом секторе для удовлетворения таких потребностей, как приготовление пищи, обогрев и освещение жилища и т.п. Например, в Нигерии, Танзании, Уганде на бытовой сектор приходится 80-85% общего количества потребляемых некоммерческих энергоисточников. Помимо бытового сектора указанные источники энергии покрывают энергетические потребности кустарных производств (обжиг кирпичей, извести, гончарных изделий, кузнечное дело), а также обеспечивают сушку сельскохозяйственных продуктов - чая, табака, рыбы и др. [9]

Из всех некоммерческих энергоисточников основным является древесина. Она представляет собой повсеместно распространенное и бесплатное топливо, не требующее применения какой-либо особой технологии, сложного и дорогостоящего оборудования. Публикуемые статистические данные обычно содержат информацию о количестве древесины, поступившей от лесных хозяйств. Большая же часть топливной древесины не поступает на местный рынок и тем более не является предметом международный торговли соответственно не находит отражения в международной статистике, а имеющиеся статистические данные не отражают фактического значения топливной древесины, принимая его.

Имеются данные, что на Африку приходится 25% мирового потребления древесного топлива. Древесину используют в качестве основного топлива в аграрном секторе и в быту (в Кении, например, за счет древесины в 80-х удовлетворялось около 75% энергетических потребителей), а также применяют и в промышленном секторе. Энергетическая ситуация, складывающаяся в результате сохранения этой тенденции, оборачивается для многих стран существенными социально-экологическими последствиями. В частности, такая серьезная для Африки проблема, как распространение пустынь, прогрессирует весьма быстрыми, даже угрожающими темпами. Особенно опасные последствия это может вызвать в Сахельской зоне, где в настоящее время темпы сведения лесной растительности и кустарников оценивается в 11 млн. га в год. В Эфиопии 90% всех энергетических потребностей страны удовлетворяются за счет дров и древесного угля, то вряд ли удивляет тот факт, что за последнее столетие ее лесные массивы сократились до 4 %.

Таким образом Африка переживает так называемый второй энергетический кризис, или кризис обеспечения древесным топливом в развивающихся странах. Сущность его заключается в том, что потребление древесной растительности значительно опережает темпы ее восстановления, в результате чего развивается процесс обезлесения обширных территорий. [10]

Специалисты называют несколько путей решения проблемы растущего дефицита древесины в странах Африки: планомерные восстановительные лесопосадки; сокращение потребления древесного топлива путем расширения и усовершенствования производства древесного угля, позволяющего экономить от 15 до 50% дров, и, наконец, постепенная замена их также широко доступным альтернативным энергоносителем - биогазом. Лагосский план действий до 2000 г., принятый организацией африканского единства, предусматривает комплекс мер, ориентированных, в частности, на разработку более совершенной конструкции домашнего очага, позволяющий экономить топливо. [10]

Рост энергопотребления африканские страны связывают с необходимостью более широкого освоения и использования ископаемого топлива, а также гидроэнергетических ресурсов и других нетрадиционных возобновляемых видов энергоносителей. [10] Эти перспективные направления развития энергетики Африки могут существенным образом способствовать экономии и нефтепродуктов и существенной перестройке топливно-энергетического баланса в целом. [11]

Таблица 1. Степень обеспеченности энергопотребления развивающихся стран Африки национальным производством энергоресурсов, %

2.2Энергетическая дилемма Центрально-Восточной Европы

Апокалиптическая катастрофа в Японии вновь напомнила о хрупкости нашей рукотворной цивилизации. Землетрясение, вызвавшее цунами, последующий выброс радиоактивных элементов на АЭС «Фукусима» заставляют бросить беглый взгляд в другом направлении, противоположном от Японских островов - в сторону Центрально-Восточной Европы (ЦВЕ).

Следует учитывать, что европейский континент конца 1980-х и европейский континент сегодня - это с геополитической точки зрения две большие разницы. С момента падения социалистической системы Европа претерпела колоссальные геополитические изменения. Европейское политическое пространство переформатировано до неузнаваемости. Европа «старая» и Европа «новая», несмотря на желание быть более самостоятельными во внешней политике, ориентированы на США. Особенно заметно желание «новичков» Евросоюза окончательно вписаться в американский геополитический ландшафт. Но сделать это им не позволяет досадная зависимость от российского газа. Диверсификация его поставок - задача-минимум для правительств восточно-европейских государств.

Сегодня многие страны ЦВЕ испытывают сильную зависимость от ядерной энергетики. Проблемы в энергетической области, с которыми сталкивается ЦВЕ, во многом стандартны - устаревшее оборудование, высокий уровень энергопотребления, нехватка топлива, недостаточные инвестиции в энергетический сектор. Последняя проблема мешает осуществить плановую модернизацию действующих энергоблоков или запустить новые, поскольку, по оценкам экспертов, стоимость одного реактора в 1000 мегаватт - более $4 млрд.. Но желание осталось. Введение в эксплуатацию собственных реакторов способствовало бы уменьшению зависимости стран ЦВЕ от поставок российского газа. На сегодня в объединённой Европе 30% энергии производятся на АЭС, 29% - на угле и более 15% - на газе. [12]

Но ЦВЕ не является однотипным экономическим образованием. Центрально-восточно-европейские страны можно условно разделить на три группы. Первая, т.н. северная группа, куда входят Польша и вся Прибалтика. Для этих стран пока характерна низкая степень экономической интеграции или же её малые объёмы. Если Латвия, Литва и Эстония совместно реализуют отдельные экономические проекты, то Польша развивает сотрудничество в основном, только с Литвой.

Вторая - центральная группа объединяет Венгрию, Чехию, Словакию. Венгрия и Чехия - страны с развитой индустрией, в то время как Словакия не может похвастать особыми промышленными мощностями.

Третья - южная группа включает Румынию, Болгарию, Албанию и бывшие республики СФРЮ. В прошлом эти страны не обладали развитой инфраструктурой и промышленностью, поэтому и сегодня они отстают от других стран ЦВЕ по большинству показателей.

С самым крупным восточно-европейским государством - Польшей - у РФ исторически складываются наиболее болезненные отношения. Невзирая на существенное потепление отношений, до искреннего партнёрства Москвы и Варшавы ещё далеко. На данный момент Польша на 95% зависит от угля, а также от российского газа. Предполагается, что к 2020 г. Варшаве удастся построить несколько ядерных реакторов, что значительно снизит зависимость поляков от угля и российского «голубого топлива». Варшава стремится в региональные лидеры. Она старается обеспечить себе крепкий «энергетический тыл» и здесь энергетика тесно переплелась с политикой. Поэтому Польша готова сотрудничать в энергетической области даже с «недружественной» Белоруссией. В соответствии с программой по развитию атомной энергетики, Варшава собирается построить две собственные АЭС. Первый из блоков будет запущен в 2022 г. Польские власти настороженно наблюдают за атомными проектами Минска и Москвы. Достаточно сказать, что после заседания Совета министров Союзного государства и Межгосударственного совета Евразийского экономического сообщества, состоявшегося в Минске 15 марта, белорусская оппозиция выступила с протестными заявлениями против достигнутых договорённостей о вводе в эксплуатацию АЭС нового поколения в Островце, в непосредственной близости от белорусско-литовской границы. Главный повод для протестов - соображения безопасности. Утверждается, что в 1908 г. в Островце произошло сильное землетрясение, поэтому строительство АЭС в этом районе несёт потенциальную угрозу. Однако белорусские специалисты утверждают, что АЭС в Островце способна будет выдержать сейсмические толчки силой до 8 баллов по шкале Рихтера. Вероятно, протесты белорусских оппозиционеров продиктованы экономической заинтересованностью Польши энергетически «замкнуть» Белоруссию на себе.

Белорусско-российские планы обеспокоили и Вильнюс. МИД Литвы уже успел направить Минску протестную ноту, где опять-таки доводы о небезопасности строительства новой АЭС в 50 км от Вильнюса занимают главное место. В действительности же Литва боится выпасть из потенциального энергетического треугольника Польша-Белоруссия-Россия. Строительство Россией новой АЭС в Калининградской обл. и проекты по запуску новой АЭС в белорусском Островце могут поставить крест на планах литовцев построить новую АЭС на базе инфраструктуры Ингалинской станции. [13]

Согласно докладу МАГАТЭ от 2007 г., в ЦВЕ наблюдается стойкая динамика увеличения ядерно-энергетических мощностей. Социологические опросы выявили характерную тенденцию - число сторонников и противников использования ядерной энергетики в Европе приблизительно сравнялось. Как правило, позитивное отношение к атомным проектам выказывает население тех стран, где уже имеются собственные АЭС. В настоящее время в ЕС введены в эксплуатацию 153 реактора (35% в мировом масштабе). По данным Б. Бобылёва (Б. Бобылёв «Атомная энергетика Европы»), Чехия располагает 6 энергоблоками в Дуковане и Темелине общей мощностью 3,744 ГВт. Словакия также владеет 6 энергоблоками, однако их мощность уступает чешским и составляет 2,64 ГВт. На Украине эксплуатируются 13 энергоблоков суммарной мощностью 13, 835 ГВт, украинские АЭС вырабатывают до 50% всей электроэнергии в стране. Однако не все страны ЦВЕ готовы выделить достаточное финансирование на атомную энергетику. Болгария заморозила свои проекты, столкнувшись с нехваткой средств. Министр энергетики Болгарии Трайко Трайков уже заявил о возможности прекращения реализации совместного болгарско-российского проекта по строительству АЭС в Белене. Этот проект - крупнейший в Юго-Восточной Европе (его стоимость - 4 млрд. евро.), но финансовые возможности Софии не совпадают с её энергетическими амбициями.

В настоящее время, по данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), в мире насчитывается 438 реакторов, которые расположены в 30 странах. Также ведется строительство еще 44 реакторов. В России действует 31 энергоблок на 10 АЭС. Словакия, Словения, Венгрия, Чехия и Литва на момент присоединения к Евросоюзу уже имели 19 функционирующих энергоблоков. Румыния в 2007 г. ввела в эксплуатацию ещё один реактор.

По прогнозам Всемирного банка, среднегодовой прирост потребления электроэнергии в государствах ЦВЕ и СНГ составит 3,1 %. Эта тенденция будет сохраняться до 2030 г. В интересах Брюсселя интегрировать энергетические мощности ЦВЕ в общеевропейский рынок. Предполагается связать воедино сеть ветряных электростанций в Северном море, а также энергетические объекты не только в центрально-восточно-европейских государствах, но и в странах Юго-Западной и Юго-Восточной Европы. Это особенно актуально для прибалтийских государств и Польши.

Конкретное финансирование этих проектов будет обозначено в 2012 году.

Трагедия в Японии окажет безусловное влияние на планы развития «мирного атома» в европейских государствах. Пока же специалисты ожидают оценок последствий аварии на «Фукусиме» от международных экспертов по атомной энергетике и МАГАТЭ. Но уже ясно, что ядерная энергетика подорожает, в первую очередь, из-за нововведений в сфере безопасности и поиска решений для хранения ядерных отходов. По прогнозам издания «World Energy Outlook» к 2030 г. всемирные потребности в электроэнергии возрастут на 70%. Это значит, что если темпы ввода в строй новых энергоблоков и замедлятся, то исключительно из-за недостатка финансирования. Единая Европа стремится к созданию единого энергорынка и инкорпорированию восточно-европейских партнёров в общеевропейскую энергетическую систему. Отрыв стран ЕС от российской «энергетической артерии» помог бы Брюсселю и Вашингтону решить массу политических проблем. Поэтому выход России на европейский энергорынок не радует руководство западных стран. Согласно положениям т.н. третьего энергопакета ЕС, желание поставщиков энергоносителей участвовать в инфраструктурных проектах Евросоюза значительно ограничивается. Кремль по праву считает такой подход дискриминационным, поскольку взгляд на Россию исключительно как на поставщика энергоресурсов, выгоден всем, только не России. [14]

2.3 Энергетическая Хартия и сотрудничество на Евроазиатском пространстве

17 декабря 1994 года в Лиссабоне были открыты к подписанию Договор к Энергетической Хартии (ДЭХ) и связанные с ним документы: Заключительный Акт Конференции по Европейской Энергетической Хартии (КЕЭХ) и Протокол по вопросам энергетической эффективности и смежным экологическим аспектам (слово «Европейская» в Договоре было намеренно исключено). ДЭХ и связанные с ним документы подписали более 51 страна и ЕС. Среди них - практически все государства Европы, включая страны СНГ и Балтии, а также Австралия, Турция, Япония и Монголия.

Идея Европейской Энергетической Хартии (ЕЭХ) была выдвинута бывшим премьер-министром Голландии Р. Любберсом на заседании Европейского Совета в Дублине 25 июня 1990 года. Она была поддержана ЕС, а затем всеми участниками Совещания по безопасности и сотрудничеству в Европе (СБСЕ), как предложение, логически вытекающее из изменившейся политической ситуации в Европе и направленное на укрепление безопасности и стабильности в ключевой сфере экономики - энергетике. 17 декабря 1991 года ЕЭХ была подписана в Гааге большинством европейских государств: ЕС, Австралией, Канадой, Турцией, США и Японией. ЕЭХ является политическим документом. Для преобразования намерений и деклараций ЕЭХ в юридические обязательства было признано необходимым выработать ДЭХ.

ДЭХ и связанные с ним документы представляют собой продукт взаимных компромиссов и уступок, отражающих стремление участников переговоров найти баланс своих интересов. ДЭХ, являющийся многосторонним договором, базируется на пяти ключевых элементах: поощрение капиталовложений в энергетику, государственный суверенитет над природными ресурсами, свобода доступа к энергетическим рынкам, свобода транзита энергоресурсов, свобода движения капиталов, связанных с инвестированием в энергетику.

ДЭХ подлежит ратификации законодательными органами стран-участниц. Он вступил в силу 16 апреля 1998 г., на девяностый день после сдачи Депозитарию тридцатой ратификационной грамоты. До настоящего времени Договор не ратифицирован Россией, Белоруссией и Норвегией.

Российская Федерация применяет его на временной основе в соответствии с частью II Венской конвенции о праве международных договоров 1969 г. и раздела II Федерального закона «О международных договорах Российской Федерации» от 16 июня 1995 г. При этом по п. 2 ст. 25 Венской конвенции установлено, что временное применение договора в отношении государства прекращается, если это государство уведомит другие государства о своем намерении не стать его участником. Согласно ст. 31 Закона международный договор подлежит выполнению с момента его вступления в силу для Российской Федерации. В случае ратификации ДЭХ войдет в национальную правовую систему в качестве международных обязательств России.

В 1998 г. Договор и связанные с ним документы после тщательной подготовительной работы были переданы на ратификацию в Федеральное Собрание Российской Федерации. Однако после длительных и острых обсуждений этого документа в Государственной Думе Федерального Собрания Российской Федерации его ратификация неоднократно откладывалась.

Российские представители, принимая участие на всех этапах подготовки ДЭХ, ведут дальнейшую работу в рамках Конференции по Энергохартии. Продолжаются переговоры по ряду направлений, среди которых следует выделить вопросы транзита. На двусторонней основе делегациями России и Евроюза обсуждаются нерешенные вопросы в проекте Протокола к Энергетической хартии по транзиту, основными задачами которого является создание международно-правовых рамок для обеспечения свободы транзита энергетических ресурсов по территории стран-участниц. Помимо Протокола разрабатываются также типовые соглашения между правительствами стран-экспортеров и транзитных стран, между правительствами транзитных государств и инвесторами в транзитные проекты, а также между компаниями по вопросам транзита нефти и газа.

Регулярно проводятся заседания рабочей группы по инвестициям, которая до 1999 года занималась подготовкой Дополнительного (Инвестиционного) Договора к Энергетической хартии (ДЭХ). Впоследствии эта работа была приостановлена, а основное внимание уделяется анализу и оценке инвестиционного климата в отраслях ТЭК стран-участниц Договора к Энергетической хартии и его соответствию инвестиционным положениям ДЭХ. В этой связи страны представляют для обсуждения доклады, которые подробно обсуждаются в ходе заседаний. Российский доклад был представлен на заседании группы 3-4 ноября 2003 г.

В рамках Конференции по Энергетической хартии также проводятся заседания рабочей группы по торговле, в ходе которых обсуждаются вопросы, связанные с международной торговлей энергетическими товарами и их соответствие торговым положениям Договора к Энергетической хартии, Торговой поправке к ДЭХ и правилам ВТО.

На заседаниях рабочей группы по вопросам энергетической эффективности и соответствующим экологическим аспектам обсуждается политика стран-участниц Договора в этой области, а также выполнение ими положений Протокола к Энергетической хартии по энергетической эффективности и соответствующим экологическим аспектам.

Участие России в создании международной договорно-правовой базы масштабного многостороннего сотрудничества в энергетической сфере содействует интеграции России в мировую экономику и международную систему коллективной энергетической безопасности. Одновременно ДЭХ содействует укреплению общеевропейской стабильности и энергобезопасности.

Глава 3. Альтернативные источники энергии

В XXI веке мы трезво отдаём себе отчёт в реальностях третьего тысячелетия. К сожалению, запасы нефти, газа, угля отнюдь не бесконечны. Природе, чтобы создать эти запасы, потребовались миллионы лет, израсходованы они будут за сотни. Сегодня в мире стали всерьез задумываться над тем, как не допустить хищнического разграбления земных богатств. Ведь лишь при этом условии запасов топлива может хватить на века. К сожалению, многие нефтедобывающие страны живут сегодняшним днем. Они нещадно расходуют подаренные им природой нефтяные запасы. Что же произойдет тогда, а это рано или поздно случится, когда месторождения нефти и газа будут исчерпаны? Вероятность скорого истощения мировых запасов топлива, а также ухудшение экологической ситуации в мире, (переработка нефти и довольно частые аварии во время ее транспортировки представляют реальную угрозу для окружающей среды) заставили задуматься о других видах топлива, способных заменить нефть и газ.

Сейчас в мире все больше ученых инженеров занимаются поисками новых, нетрадиционных источников которые могли бы взять на себя хотя бы часть забот по снабжению человечества энергией. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии включают солнечную, ветровую, геотермальную энергию, биомассу и энергию Мирового океана. [15]

1. Энергия Солнца

В последнее время интерес к проблеме использования солнечной энергии резко возрос, и хотя этот источник также относится к возобновляемым, внимание, уделяемое ему во всем мире, заставляет нас рассмотреть его возможности отдельно. Потенциальные возможности энергетики, основанной на использовании непосредственно солнечного излучения, чрезвычайно велики. Заметим, что использование всего лишь 0,0125 % этого количества энергии Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование 0.5 % -- полностью покрыть потребности на перспективу. К сожалению, вряд ли когда-нибудь эти огромные потенциальные ресурсы удастся реализовать в больших масштабах. Одним из наиболее серьезных препятствий такой реализации является низкая интенсивность солнечного излучения.

Даже при наилучших атмосферных условиях (южные широты, чистое небо) плотность потока солнечного излучения составляет не более 250 Вт/м2. Поэтому, чтобы коллекторы солнечного излучения "собирали" за год энергию, необходимую для удовлетворения всех потребностей человечества нужно разместить их на территории 130 000 км2! Необходимость использовать коллекторы огромных размеров, кроме того, влечет за собой значительные материальные затраты. Простейший коллектор солнечного излучения представляет собой зачерненный металлический лист, внутри которого располагаются трубы с циркулирующей в ней жидкостью. Нагретая за счёт солнечной энергии, поглощённой коллектором, жидкость поступает для непосредственного использования. Согласно расчетам изготовление коллекторов солнечного излучения площадью 1 км2, требует примерно 104 тонн алюминия. Доказанные же на сегодня мировые запасы этого металла оцениваются в 1.17*109 тонн.

Ясно, что существуют разные факторы, ограничивающие мощность солнечной энергетики. Предположим, что в будущем для изготовления коллекторов станет возможным применять не только алюминий, но и другие материалы. Изменится ли ситуация в этом случае? Будем исходить из того, что на отдельной фазе развития энергетики (после 2100 года) все мировые потребности в энергии будут удовлетворяться за счет солнечной энергии. В рамках этой модели можно оценить, что в этом случае потребуется "собирать" солнечную энергию на площади от 1*106 до 3*106 км2. В то же время общая площадь пахотных земель в мире составляет сегодня 13*106 км2. Солнечная энергетика относится к наиболее материалоёмким видам производства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергии влечет за собой гигантское увеличение потребности в материалах, а следовательно, и в трудовых ресурсах для добычи сырья, его обогащения, получения материалов, изготовление гелиостатов, коллекторов, другой аппаратуры, их перевозки. Подсчеты показывают, что для производства 1 МВт в год электрической энергии с помощью солнечной энергетики потребуется затратить от 10 000 до 40 000 человеко-часов.

В традиционной энергетике на органическом топливе этот показатель составляет 200-500 человеко-часов. Пока еще электрическая энергия, рожденная солнечными лучами, обходится намного дороже, чем получаемая традиционными способами. Ученые надеются, что эксперименты, которые они проведут на опытных установках и станциях, помогут решить не только технические, но и экономические проблемы.

Первые попытки использования солнечной энергии на коммерческой основе относятся к 80-м годам прошлого столетия. Крупнейших успехов в этой области добилась фирма Loose Industries (США). Ею в декабре 1989 года введена в эксплуатацию солнечно-газовая станция мощностью 80 МВт. Здесь же, в Калифорнии, в 1994 году было введено еще 480 МВт электрической мощности, причем, стоимость 1 кВт/ч энергии - 7-8 центов. Это ниже, чем на традиционных станциях. В ночные часы и зимой энергию дает, в основном, газ, а летом и в дневные часы - солнце. Электростанция в Калифорнии продемонстрировала, что газ и солнце, как основные источники энергии ближайшего будущего, способны эффективно дополнять друг друга. Поэтому не случаен вывод, что в качестве партнера солнечной энергии должны выступать различные виды жидкого или газообразного топлива. Наиболее вероятной “кандидатурой” является водород.

Его получение с использованием солнечной энергии, например, путем электролиза воды может быть достаточно дешевым, а сам газ, обладающий высокой теплотворной способностью, легко транспортировать и длительно хранить. Отсюда вывод: наиболее экономичная возможность использования солнечной энергии, которая просматривается сегодня - направлять ее для получения вторичных видов энергии в солнечных районах земного шара. Полученное жидкое или газообразное топливо можно будет перекачивать по трубопроводам или перевозить танкерами в другие районы. Быстрое развитие гелиоэнергетики стало возможным благодаря снижению стоимости фотоэлектрических преобразователей в расчете на 1 Вт установленной мощности с 1000 долларов в 1970 году до 3-5 долларов в 1997 году и повышению их КПД с 5 до 18%. Уменьшение стоимости солнечного ватта до 50 центов позволит гелиоустановкам конкурировать с другими автономными источниками энергии, например, с дизельэлектростанциями.

1. Ветровая энергия

Огромна энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Ветры, дующие на просторах нашей страны, могли бы легко удовлетворить все ее потребности в электроэнергии! Климатические условия позволяют развивать ветроэнергетику на огромной территории от наших западных границ до берегов Енисея. Богаты энергией ветра северные районы страны вдоль побережья Северного Ледовитого океана, где она особенно необходима мужественным людям, обживающим эти богатейшие края. Почему же столь обильный, доступный да и экологически чистый источник энергии так слабо используется? В наши дни двигатели, использующие ветер, покрывают всего одну тысячную мировых потребностей в энергии. Техника XX века открыла совершенно новые возможности для ветроэнергетики, задача которой стала другой -- получение электроэнергии. В начале века Н.Е. Жуковский разработал теорию ветродвигателя, на основе которой могли быть созданы высокопроизводительные установки, способные получать энергию от самого слабого ветерка. Появилось множество проектов ветроагрегатов, несравненно более совершенных, чем старые ветряные мельницы. В новых проектах используются достижения многих отраслей знания. В наши дни к созданию конструкций ветроколеса -- сердца любой ветроэнергетической установки привлекаются специалисты-самолетостроители, умеющие выбрать наиболее целесообразный профиль лопасти, исследовать его в аэродинамической трубе. Усилиями ученых и инженеров созданы самые разнообразные конструкции современных ветровых установок.

Первой лопастной машиной, использовавшей энергию ветра, был парус. Парус и ветродвигатель кроме одного источника энергии объединяет один и тот же используемый принцип. Исследования Ю. С. Крючкова показали, что парус можно представить в виде ветродвигателя с бесконечным диаметром колеса. Парус является наиболее совершенной лопастной машиной, с наивысшим коэффициентом полезного действия, которая непосредственно использует энергию ветра для движения.

Ветроэнергетика, использующая ветроколеса и ветрокарусели, возрождается сейчас, прежде всего, в наземных установках. В США уже построены и эксплуатируются коммерческие установки. Проекты наполовину финансируются из государственного бюджета. Вторую половину инвестируют будущие потребители экологически чистой энергии.

Первые разработки теории ветродвигателя относятся к 1918 г. В. Залевский заинтересовался ветряками и авиацией одновременно. Он начал создавать полную теорию ветряной мельницы и вывел несколько теоретических положений, которым должна отвечать ветроустановка.

В начале ХХ века интерес к воздушным винтам и ветроколесам не был обособлен от общих тенденций времени - использовать ветер, где это только возможно. Первоначально наибольшее распространение ветроустановки получили в сельском хозяйстве. Воздушный винт использовали для привода судовых механизмов. На всемирно известном “Фраме” он вращал динамомашину. На парусниках ветряки приводили в движение насосы и якорные механизмы.

В России к началу прошлого века вращалось около 2500 тысяч ветряков общей мощностью миллион киловатт. После 1917 года мельницы остались без хозяев и постепенно разрушились. Правда, делались попытки использовать энергию ветра уже на научной и государственной основе. В 1931 году вблизи Ялты была построена крупнейшая по тем временам ветроэнергетическая установка мощностью 100 кВт, а позднее разработан проект агрегата на 5000 кВт. Но реализовать его не удалось, так как Институт ветроэнергетики, занимавшийся этой проблемой, был закрыт.

В США к 1940 году построили ветроагрегат мощностью в 1250 кВт. К концу войны одна из его лопастей получила повреждение. Ее даже не стали ремонтировать - экономисты подсчитали, что выгодней использовать обычную дизельную электростанцию. Дальнейшие исследования этой установки прекратились.

Неудавшиеся попытки использовать энергию ветра в крупномасштабной энергетике сороковых годов XX века не были случайны. Нефть оставалась сравнительно дешевой, резко снизились удельные капитальные вложения на крупных тепловых электростанциях, освоение гидроэнергии, как тогда казалось, гарантирует и низкие цены и удовлетворительную экологическую чистоту.

Существенным недостатком энергии ветра является ее изменчивость во времени, но его можно скомпенсировать за счет расположения ветроагрегатов. Если в условиях полной автономии объединить несколько десятков крупных ветроагрегатов, то средняя их мощность будет постоянной. При наличии других источников энергии ветрогенератор может дополнять существующие. И, наконец, от ветродвигателя можно непосредственно получать механическую энергию.

2. Термальная энергия земли

Издавна люди знают о стихийных проявлениях гигантской энергии, таящейся в недрах земного шара. Мощность извержения многократно превышает мощность самых крупных энергетических установок, созданных руками человека. Правда, о непосредственном использовании энергии вулканических извержений говорить не приходится -- нет пока у людей возможностей обуздать эту непокорную стихию, да и, к счастью, извержения эти достаточно редкие события. Но это проявления энергии, таящейся в земных недрах, когда лишь крохотная доля этой неисчерпаемой энергии находит выход через огнедышащие жерла вулканов. Маленькая европейская страна Исландия полностью обеспечивает себя помидорами, яблоками и даже бананами! Многочисленные исландские теплицы получают энергию от тепла земли -- других местных источников энергии в Исландии практически нет. Зато очень богата эта страна горячими источниками и знаменитыми гейзерами-фонтанами горячей воды, с точностью хронометра вырывающейся из-под земли. И хотя не исландцам принадлежит приоритет в использовании тепла подземных источников, жители этой маленькой северной страны эксплуатируют подземную котельную очень интенсивно.