Положительные перспективы развития человечества в значительной степени связаны с обеспеченностью его энергией. Эти энергетические потребности с каждым годом растут из-за динамичного развития промышленности, необходимости улучшения производственных и бытовых условий жизни людей, форсирующегося развития мировой транспортной системы, необходимости выравнивания факторов эффективности развития экономики, социально-экономических условий производства и быта населения, находящегося в альтернативных климатических условиях («тёплые» и «холодные» страны), а также для защиты человечества от внутренних (экология, войны, теракты и др.) и внешних (из космоса) угроз.
С 1980 по 2005 год общее мировое потребление энергии всех видов возросло более чем в полтора раза - примерно с 6,6 почти до 11 млрд. тонн нефтяного эквивалента [2],а к 2030 г. составит приблизительно 24 млрд. т. у. т. в год, то есть возрастет вдвое по сравнению с уровнем 1988 г. Среднегодовой прирост энергопотребления до 2030-2050 гг. ожидается от 1,5 - 2 % [4] до 2-3% в год [3]. В развивающихся странах он будет значительно большим, учитывая прогнозируемый рост населения Земли к 2025 г. до 8,5 млрд. чел., из которых 80% будут проживать в таких странах. Несмотря на многочисленные усилия, структура потребления энергии в мире за последние годы существенно не изменилась. В 2005 году доля нефти в различных регионах мира колебалась примерно от 30 до 50%, угля – до 45%, природного газа – от 10 до 40%, атомной энергии (АЭС) – практически от нуля (Ближний Восток) до 10% (Северная Америка) [2].По другим оценкам - АЭС обеспечивают сейчас примерно 17-20 % общемирового производства электроэнергии [4, 9].Среднемировая структура потребляемой энергии сейчас примерно такова: нефть – 33%, уголь – 28%, природный газ - 24%, атомная энергия – 10%, гидроэлектроэнергия – 5% [2].
Многими аналитиками прогнозируется возникновение очередной волны роста мирового энергопотребления. Предшествующая длинная волна (с конца 1940-х – до середины 1990-х годов) увеличила мировое энергопотребление почти в пять раз, а душевое – вдвое. Прогноз новой волны мирового энергопотребления связан с резким увеличением потребности в энергоресурсах развивающихся азиатских стран (в связи с быстрым ростом их населения и экономики при её высокой энергоёмкости). Опережающими темпами увеличивается потребление энергии в Африке и Латинской Америке. Даже в странах Европейского союза возобновился рост душевого энергопотребления. Страны переходного типа остаются более энергоемкими по сравнению с развивающимися странами или странами ОЭСР. В целом энергоемкость мирового ВВП с 1970 по 2004 год снизилась лишь на 15-17 процентов. Как следствие, многократно растет международная торговля энергией (почти в 2 раза за 1973–2003 гг., включая увеличение доли трансграничной торговли газом с 7% до 28% потребления и нефти – с 53% до 60%) и ее вклад в обеспечение энергопотребностей. Это усилило взаимозависимость участников энергетического рынка и вывело проблему энергобезопасности со странового на глобальный уровень [2]. При этом возникает и обостряется целый комплекс проблем. Важнейшими из них представляются следующие:
Проблема не соответствия быстро возрастающей потребности человечества в энергии возможностям её удовлетворения. Темпы роста предложения энергии замедляются по объективным, техникотехнологическим и экономическим причинам. Свыше 80% всех геологических запасов органического топлива в мире приходится на долю угля. В то же время, по прогнозам некоторых экспертов, запасы угля будут исчерпаны к 2100 году. По другим оценкам при нынешней ситуации запасов угля хватит примерно на 270 лет, нефти – на 35-40 лет, газа – на 50 лет. Уже сейчас сокращается добыча нефти и газа за счет истощения их природных ресурсов [1].Залежи большинства традиционных энергоресурсов становятся всё менее доступны, требуют всё возрастающих средств и времени на разведку, научно-технические и технологические разработки, транспортировку, что приводит к возрастанию их себестоимости, а также изменению взаимоотношений между производителями, посредниками, потребителями. Усиливается конкуренция за ограниченные энергоресурсы [2];
Проблема нарастающих противоречий и конкуренции между потребителями традиционных энергоресурсов; потребителями и производителями; производителями и поставщиками вследствие разделения собственников энергоресурсов и их основных потребителей.Если в 1990 году страны, не обеспеченные собственными энергоресурсами, производили 87% мирового ВВП, то спустя десять лет – уже 90%. Доля стран ОЭСР в производстве первичной энергии сократилась с 61,3% в 1971 году до 48,5% в 2005 году. Особенно сложная ситуация сложилась в Европейском союзе, на территории которого находится лишь 3,5% мировых доказанных запасов газа и менее 2% доказанных запасов нефти (в основном в Норвегии и Великобритании). Резко возросла зависимость от импорта энергии наиболее быстро развивающихся стран (Китая, Индии и др.). В перспективе ожидается только усугубление ситуации. Азия уже сегодня 60% своих потребностей в нефти обеспечивает за счет импорта, а к 2020 году импорт будет покрывать до 80% спроса. Основной частью прогнозных традиционных энергоресурсов располагают Северная Америка и страны СНГ. Им же принадлежит большая часть разведанных запасов (после них следуют - зона Персидского залива и Австралия) [2]. Все хуже работают существующие механизмы регулирования мирового энергетического рынка. В то время как главными потребителями энергоресурсов являются высокоразвитые державы и развивающиеся страны Азии, основная доля мировых запасов углеводородов сконцентрирована в сравнительно небольшой группе развивающихся стран и стран с переходной экономикой. США, Евросоюз и Китай сосредотачивают как экономические, так и политические ресурсы для экспансии на одни и те же рынки, что приводит к росту конкуренции. В ответ меняется политика стран-производителей в отношении доступа к национальным запасам углеводородов, а также стратегии национальных государственных компаний, контролирующих основные мировые углеводородные ресурсы. Госкомпании, располагающие масштабными запасами, стремятся развивать переработку и участвовать в капитале транспортных и сбытовых структур. В свою очередь, транснациональные корпорации, под контролем которых находятся перерабатывающие мощности, транспортнологистические схемы и дистрибьюция углеводородов, проводят стратегию наращивания своей ресурсной базы. Данное противоречие все более усугубляется и в ближайшее десятилетие будет одной из тенденций, определяющих развитие мировой энергетики[2];
- Проблема роста цен на энергоресурсы. Высокие и нестабильные цены на нефть – важнейшая угроза мировой экономике и энергетике: они не только негативно влияют на темпы роста мирового ВВП, представляя особую опасность для развивающихся стран–импортеров энергоресурсов, но и тормозят инвестиционный процесс в энергетике, образуя сложно предсказуемые денежные потоки. Вслед за ценами на нефть выросли мировые цены на природный газ, впервые превысив порог в 210 долл./м3 на рынках США и Великобритании. Рост цен на нефть и газ в последние годы привели и к более высоким темпам роста спроса на уголь и, соответственно, цен на него. Цена импортного энергетического угля в странах ОЭСР поднялась со среднего значения 36 долл./т в 2000 году до 62 долл./т в 2005 году[2];
- Проблема инвестиций в энергетику. На долю Китая в 2005 году пришлась 14% , а на страны ОЭСР – практически половина прироста мирового энергопотребления [2]. По оценкам МЭА, до 2030 г. потребная величина инвестиций в энергетику должны составить свыше 20 трлн. долларов. Более половины этой суммы необходимо направить на обеспечение текущего уровня поставок, поскольку значительную часть существующих, а также вводимых в скором времени в эксплуатацию объектов необходимо будет заменить к 2030 году. В мировой экономике имеется требуемый для этого объем капиталов, но нет гарантий того, что необходимые проекты действительно будут профинансированы. Мобилизация капитала будет зависеть от уровня доходности вложений для компенсации рисков. Финансирование энергетических проектов должно в большей степени обеспечиваться за счет частных источников, так как государство во многих странах постепенно уходит из этого сектора. В то же время рост частного финансирования будет в значительной мере зависеть от создания правительственными органами привлекательных инвестиционных условий. Прямые иностранные инвестиции будут приобретать все большее значение в регионах, не входящих в ОЭСР. Финансирование требуемых инвестиций в странах не ОЭСР является самой сложной задачей и главным источником неопределенности при реализации энергетических проектов[2];
- Инфраструктурные проблемы мировой энергетики и необходимость создания новых механизмов обеспечения мировой энергетической безопасности. Мировая экономика и энергетика стали глобальными. Развитие международной торговли энергоносителями требует адекватного развития инфраструктуры, что сопряжено с рядом сложностей [2]:требуется сооружение все более протяженных и дорогостоящих трубопроводов; все острее встают проблемы регулирования взаимоотношений между поставщиками и транзитерами; некоторые пути транспортировки уже достигают предела своейпропускной способности; сооружение инфраструктуры в развитых странах вызывает негативную реакцию у местного населения; повышение цен на сталь, энергоносители и рабочую силу приводит к росту капиталоемкости всех инфраструктурных проектов и создает проблемы с привлечением финансирования. Увеличение объемов межстрановой торговли энергоресурсами ведет и к усилению рисков перерывов энергоснабжения вследствие политических конфликтов, техногенных катастроф и системных аварий (в США в 1965 и 1977 гг. оставались без энергоснабжения на сутки соответственно 25 и 10 млн. человек, в 2003 г. – почти на двое суток 50 млн. человек); природных явлений (после ураганов в Мексиканском заливе почти год восстанавливался прежний уровень добычи нефти и газа); террористических актов (только за 2005 год в мире произошло более трехсот терактов на нефтяных и газовых объектах в Ираке, Пакистане, Индии, Грузии, Азербайджане, Нигерии и др.). В сочетании с растущей зависимостью все большего числа стран от импорта энергии это ведет к осознанию необходимости создания новых механизмов обеспечения мировой энергетической безопасности [2];
- Проблема загрязнения природной среды. Высокая доля в мировом энергобалансе наиболее ограниченного ресурса – углеводородного топлива – сохраняется несмотря на то, что в ряде стран впервые после Чернобыльской аварии возрождается интерес к атомной энергетике, а промышленно развитые потребители проявляют все больший интерес к альтернативным источникам энергии. Фактически потребление углеводородов в настоящее время (при традиционных подходах к энергообеспечению и энергопотреблению) не имеет серьезной альтернативы. Это, с одной стороны, создает угрозу их дефицита (с учетом ускоренного роста энергопотребления и невозобновимости традиционных энергоресурсов), а с другой – не позволяет успешно решать ни проблему загрязнения окружающей природной среды, ни проблему полного обеспечения потребителей энергоресурсами [1, 2, 3].
Таким образом, сложившаяся проблемная, тупиковая (с точки зрения перспективы развития) ситуация в мировой энергетической системе не оставляет альтернатив необходимости нового подхода к мировому энергообеспечению. Основные обобщённые причины такой необходимости, кроме показанных выше шести проблем, также являются [1]:- политическая: та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и влиять на цены топливных ресурсов; - экономическая: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Стоимость энергии, производимой некоторыми альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников; - социальная: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГЭС, где производство энергии было бы рентабельнои безопасно для окружающей среды; - эволюционно-историческая: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой. Выход из этого тупика связан с переходом на принципиально новые источники энергии. Первоочередного внимания, как представляется, заслуживает форсированная разработка и освоение следующих альтернативных источников энергии: солнечной, термоядерной, а также основанных на ряде других принципиально новых, инновационных технологиях. Если не считать гидроэнергетику, то в настоящее время на возобновляемые, экологически «чистые» и безопасные источники энергии приходится всего около одного процента мировой выработки электроэнергии. Это геотермальные электростанции в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии. В Исландии термальные воды широко используются для обогрева, отопления. Приливные электростанции пока имеются лишь в нескольких странах – Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае [1].
Состояние термоядерной энергетики в мире и перспективы ее развития. Согласно прогнозам, ожидается, что население Земли к середине XXI века возрастет с нынешних 6,5 миллиардов человек до 9–10 миллиардов. Оценки показывают, что к этому времени мировое потребление энергии должно увеличиться в несколько раз. Сегодня только энергетика на основе ядерных реакций может рассматриваться как долгосрочная перспектива человечества [6].Однако большинство существующих ядерных станций получает энергию в результате расщепления изотопа урана – уран-235. Их конкурентоспособность в конкретных ситуациях зависит от стоимости и доступности другого топлива, уровня заменяемости других источников отопления и в возрастающей степени – от приемлемости атомных станций для основной массы населения [1].Термоядерную энергетику многие эксперты считают основным кандидатом для базовой энергетики будущего. Она имеет практически неограниченные запасы топлива и других материалов, используемых при производстве энергии. Существует принципиальная возможность создания низко активируемых конструкционных материалов, которые будут "остывать" за время нескольких десятков лет и затем смогут быть переработаны и использованы вновь. Безопасность термоядерного реактора на много порядков превосходит безопасность ядерных электростанций деления [5]. Выдающиеся советские ученые под руководством академика Л.А. Арцимовича разработали и реализовали концепцию термоядерной установки ТОКАМАК (ТОроидальная КАмера МАгнитная Катушка). В настоящее время многие страны решили объединить свои научные, технические и финансовые усилия для совместной разработки технического проекта первого в мире экспериментального термоядерного реактора, получившего название ИТЭР (ITER -Intemational Thermonuclear ExperimentalиReactor).
Участниками Проекта ИТЭР являются Российская Федерация, Европейский Союз, Китай, Индия, Япония, Республика Корея, Соединенные Штаты Америки. В настоящее время уже готова площадка для ИТЭР во Франции. Силами Курчатовского института и ТРИНИТИ построен первый ТОКОМАК и в Казахстане. Сотрудничество с Казахстаном позволит решить целый ряд технических проблем создания и использования компактных стационарных ТОКОМАКов. Сейчас главной проблемой считается подготовка кадров для работы на ИТЕРе. Эксперты считают, что ИТЭР – это тот локомотив, который может вытянуть новые высокие технологии[6].
Инновационная энергетика. Целый ряд учёных выступает с оригинальным, революционным подходом к преобразованию мировой энергетики[7].Они считают, что энергия человеческих мускулов, беспощадно эксплуатируемых в странах периферии, стала источником неолиберальной «энергетической» революции. Однако к 2008 году ее возможности оказались исчерпанными. В условиях современного кризиса необходима новая — подлинная, а не либерально-потогонная, революция в энергетике. Без нее невозможно разрешить накопленные противоречия и выйти на качественно новый этап экономического развития. Традиционная энергетика нуждается не столько в дополнении, сколько в вытеснении, скорейшей замене ее инновационными технологиями. Это означает неминуемость «инвестиционного шока», когда одновременно будут обесценены значительные инвестиции, сделанные ранее и возникнет потребность в массированных новых инвестициях. Развитие в таких условиях вряд ли может быть обеспечено без активного участия государства и национализации отрасли, позволяющей ей не только выдержать «инвестиционный шок», но и осуществить преобразование комплексно и эффективно на основе единого сценария. Распад старой энергетики подошел к критическому уровню и массированное обновление основных фондов в любом случае является необходимостью. Вопрос лишь в том, чтобы изношенное оборудование не было заменено новыми техническими проектами, которые на самом деле будут страдать от «морального износа» уже в момент их реализации. На начало 2010-х годов обозначилось более десятка перспективных подходов к развитию принципиально новой энергетики. В России практически все работы корпоративным сектором и государством игнорируются, что является вполне нормальным для неолиберальной периферийной экономики. Даже в США и ЕС, правительства и крупный бизнес со скрытым страхом относятся к ученым, мечтающим опрокинуть старую энергетику. На сегодняшний день наиболее известны следующие разновидности инновационной энергетики [7]: нанопроводниковый аккумулятор; беспроводная передача электричества; атмосферная электроэнергетика; КОРТЭЖ — технология; E-Cat и «холодный синтез»;установки для нагрева жидкости — вихревые теплогенераторы (существуют и другие названия этих установок); «Холодный ядерный синтез»;магнитомеханический усилитель мощности; индукционные нагреватели; двигатели без выброса массы; плазменные генераторы электроэнергии; напряженные замкнутые контуры; энергоустановки на основе динамической сверхпроводимости; атмосферная электроэнергетика и др. Кратко рассмотрим важнейшие характеристики наиболее перспективных, радикальных, революционных инноваций.
Нанопроводниковый аккумулятор - в 2007 году Стэндфордский университет представил новое изобретение. Им оказался нанопроводниковый аккумулятор, вид литий-ионного аккумулятора. Суть изобретения в замене традиционного графитового анода аккумулятора на анод из нержавеющей стали покрытый кремниевым нанопроводником. До конца 2012 года ожидается начало коммерческого использования нового аккумулятора. Появление в продаже более объемных и «быстрых» батарей способно не только облегчить жизнь владельцев переносных компьютеров и мобильных телефонов. Оно может означать начало реального вытеснения двигателя внутреннего сгорания в автодорожном транспорте электромобилями с большим запасом энергии и мощностью.
Беспроводная передача электричества. В 2010 году HaierGroup удивила мир первым в мире LCD телевизором. В основе разработки лежали исследования по беспроводной передаче энергии и на беспроводном домашнем цифровом интерфейсе (WHDI). Однако еще в 1893 году Никола Тесла продемонстрировал беспроводное освещение люминесцентными лампами как проект для Колумбовской всемирной выставки в Чикаго. В 1897 году ученый зарегистрировал первый план беспроводной передачи электричества. Начавшие распространяться в наши дни беспроводные зарядные устройства для всевозможных гаджетов демонстрируют возрождение интереса к беспроводной передаче электроэнергии. Перспективы этого направления колоссальны. Не случайно в 2008 году корпорация Intel попыталась воспроизвести опыты Тесла 1894 года, а также группы Джона Брауна 1988 года по беспроводной передаче энергии для свечения ламп накаливания с 75% КПД. В наши дни кризис новой когда-то электроэнергетики делает работы в направлении беспроводной передачи электричества чрезвычайно актуальными и ценными.
Атмосферная электроэнергетика. В 2010 году бразильский ученый Фернандо Галембекк сделал сенсационное заявление о возможностях получения атмосферного электричества. Согласно разработкам его группы из университета Кампинаш в Сан-Паулу мельчайшие заряды могут собираться из влажного воздуха. Разработки бразильских ученых — не единственные попытки получить доступ к электричеству, заключенному в воздушном слое планеты. Существуют проекты летающих станций, занимающихся «ловлей» молний, а также наземных установок того же назначения. В России опытами в данной области занимаются сразу несколько групп, не имея никакой государственной поддержки. Однако описанные разработки в области атмосферной электроэнергетики не включают вызова молний — провоцирования грозовых разрядов с целью получения энергии, экспериментально опробованного Николой Тесла еще в конце XIX столетия. Работа в данном направлении может оказаться наиболее перспективной из всей группы исследований атмосферной электроэнергетики. Постановка на службу человечеству энергии молний и атмосферного электричества способна, как считают, надолго и без гигантских затрат решить энергетический вопрос, как минимум дав один из основных источников электроэнергии недалекого будущего. Тесла говорил, что энергия окружает нас повсюду, и вопрос состоит лишь в том, как ее взять. Умение вызывать грозовые разряды и аккумулировать полученное электричество откроет новые возможности экономического развития мира, вновь сделав энергию дешёвой. Накапливаемая в атмосфере планеты энергия обладает колоссальным потенциалом. В конце XIX — начале XX века Тесла попытался экспериментально получить доступ к «неиссякаемому источнику энергии неба». Работы в этой области шли совместно с исследованиями по беспроводной передаче электричества. Известным результатом его экспериментальной работы оказался вызов в Колорадо молнии, что привело к аварии на местной электростанции в результате возникновения короткого замыкания. В современных условиях при наличии государственной поддержки исследований по «приручению» атмосферного электричества такая технология способна оказаться чрезвычайно продуктивной, что в конечном итоге должно помочь технологическому преодолению энергетического кризиса. Атмосферная электроэнергетика может в ближайшие десятилетия стать ведущим направлением в группе технологий, призванных обновить энергетику. Соответствующие работы сейчас активно ведутся в Массачусетском технологическом институте, есть также и российские разработки. При этом источник энергии зачастую оценивается как почти безграничный, а затраты по ее получению должны оказаться минимальными.
E-Cat и «холодный синтез». В конце октября 2011 года группа итальянских ученых во главе с Андреа Росси представила и протестировала в Болонье революционный автономный реактор, источник «бесплатного тепла» — «катализатор энергии» (E-Cat) [7]. Принцип действия его строится на использовании в качестве топлива никеля и водорода. В процессе их взаимодействия выделяется тепловая энергия и образуется медь. В основе функционирования устройства лежит низкоэнергетическая ядерная реакция (LENR). При работе установки Росси мощностью в 1000 кВт в течение полугода будет расходоваться только 10 кг никеля и 18 кг водорода. Реактор обеспечивает выработку абсолютно чистой энергии, количество которой не ограничено. Ее производство возможно в промышленных масштабах, а сами установки планируется предоставлять в аренду. Выпуск генераторов Росси, вероятно, начнется в США. Предполагается, что цена «домашнего» E-Cat составит 400-500 долларов. Срок окупаемости - один год. Интерес в мире к работеитальянского ученого все более возрастает. Изобретение Андреа Росси открывает эпоху революции в энергетике. Демонстрация готовой работающей установки дает основания надеяться на запуск серийного производства аппаратов.
Сторонники инновационной энергетики считают, что человеческое сообщество уже сейчас может приступить к осуществлению крупных проектов в инновационной энергетике, чтобы создать и развить принципиально новые технологии генерирования энергии. Благодаря этому будет создано важное условие выхода из тупика, как энергетической отрасли, так и всей мировой экономики. Биотопливо, ветровые и солнечные генераторы не ставили под удар старую энергетику. Разработки революционных технологий в энергетике, для получения атмосферного электричества или экономичной автономной генерации, блокировались правительствами и корпорациями. Появление реактора Росси пробивает брешь в обороне консерваторов. В ближайшие годы ожидаются и другие изобретения, радикально снижающие себестоимость энергии. Новые генераторы позволят предприятиям и людям автономно получать дешёвое электричество.
Таким образом, составной частью глобального экономического кризиса является энергетический кризис, выражающийся в удорожании и проблемном обеспечении мирового хозяйства ключевыми традиционными энергоресурсами – нефтью и газом. В то же время, радикальное удешевление электроэнергии — одно из необходимых условий преодоления кризиса и запуска нового подъема в экономике. И чем скорее оно будет выполнено, тем скорее пойдет дальнейший научный, культурный, социальный, политический и экономический прогресс человечества [7]. Главное препятствие на этом пути – превалирование в мире архаичной социально-экономической системы – монополистического капитализма.
Литература
- Жансеитов Р. (аналитик Агентства по исследованию рентабельности инвестиций) - Развитие мировой альтернативной энергетики и оценка ее влияния на нефтегазовую отрасль [Электрон. Ресурс]. URL:www.airi.kz.
- Митрова Т.А.Тенденции и риски развития мировой энергетики//«Экономическое обозрение», [Электрон. Ресурс]. декабрь, 2007 №7: URL:http://www.perspektivy.info/ - (дата обращения: 06/01/2008).
- Перспективы развития мировой энергетики // Экономическая и социальная география мира. 201218 SEP. Tuesday.
- Перспективы развития мировой энергетики: http://revolution.allbest.ru.
- Велихов Е. П., Путвинский С. В. - Термоядерная энергетика. Статус и роль в долгосрочной перспективе // Доклад от 22.110.99г., выполненный в рамках EnergyCenteroftheWorldFederationofScientists.
- Щеглова И. -Термоядерная энергетика - реальная перспектива человечества //форум IRA-MOSCOW - Вести из Российской академии наук, CopyrightMyCorp © 2012.
- Энергетическая революция: проблемы и перспективы мировой энергетики .ЧастьШ//21.09.2012Mar. 2 8th2012 ,http: //lucydiam. livej ournal .com/ 525817.html.