Никакой прогресс в сфере обеспечения комфортных условий для проживания и/или деятельности человека невозможен без достаточного количества энергии. Энерговооруженность — краеугольный камень существования цивилизации. В связи с тем, что в СМИ высказывается масса необоснованных мнений разного рода «экспертов» по означенной проблематике, вводящих общество в заблуждение, редакция журнала «С.О.К.» сочла возможным опубликовать текст лекции, прочитанной в РХТУ им. Менделеева (кафедра проблем устойчивого развития), весной 2011 г. Одним из ведущих современных российских ученых.

1. ВВЕДЕНИЕ.

Ресурсное обеспечение энергетического сектора современной экономики — одна из ключевых глобальных проблем. Материалы, положенные в основу статьи, разнообразны и неоднозначны. Они содержат противоречивые оценки имеющихся в мире и России топливно-энергетических ресурсов. Соответственно, во многом, субъективными являются и прогнозы их восполнения как в ближайшем будущем, так и на дальнюю перспективу, например, до 2050 г. и в целом на XXI в.

В последние годы почти еженедельно в мире и в нашей стране проводятся различные энергетические форумы, конференции, семинары, "круглые столы", часто весьма политизированные или посвященные частным проблемам. В многочисленных журнальных статьях, научных трудах конференций и особенно в газетных публикациях, на радио и телевидении звучат пугающие общество предостережения о скором исчерпании привычных природных топливно-энергетических ресурсов. Одновременно с неоправданной оптимистичностью предсказывается возможность их быстрой замены новыми альтернативными источниками энергии.

В статье использованы официальные государственные документы, данные статистической отчетности, опубликованные материалы Министерства природных ресурсов и Минэнерго России, отечественные обзоры «Запасы и добыча важнейших полезных ископаемых», доклады иностранных геологических служб, отчеты горнодобывающих компаний. Использованы сведения наиболее авторитетных аналитических, информационных и экспертных служб и, разумеется – авторские расчеты и оценки, вытекающие из исследований ученых Российской академии наук и международных организаций.

3. О КЛАССИФИКАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ ПО СТЕПЕНИ ИХ ПОДГОТОВКИ К ОСВОЕНИЮ.

Представляется необходимым, хотя бы кратко, рассмотреть существующие сегодня классификации природных энергетических ресурсов по степени их подготовки к освоению. Именно на этой основе ведется их учет, комплектуются статистические обзоры, в некоторых странах издается ежегодный Государственный баланс запасов.
Наиболее разработана система учета запасов углеводородного сырья и урана. В системе их учета используется  определенная понятийная база. Действуют различные формы учета, (государственные=федеральные, региональные, муниципальные, частных фирм и международные). Кроме государственных балансов запасов, издаются ежегодные обзоры состояния, отчеты ведущих фирм, в которых в основные категории принятых понятий – «ресурсы», «запасы» и др. включены различные по качеству исходные данные.

В нашей стране принята утвержденная в 2005 году Министерством природных ресурсов Российской Федерации «Классификация запасов и прогнозных ресурсов нефтей и горючих газов». Уточненную классификацию планировалось ввести в действие с 01.01.09 года. Однако, в связи с большим количеством замечаний со стороны недропользователей срок ее ввода перенесен на 3 года. (снова пресловутый 2012 год)

Ведется системная работа по устранению недостатков действующей классификации 2005 года, направленная на сохранение всего полезного в действовавших ранее классификациях, в том числе сохранение двух групп – балансовых и забалансовых запасов. Рекомендуется учитывать  возможности гармонизации проекта с рамочной классификацией ООН (ЕЭК ООН). Многие специалисты предлагают включение экономических критериев в геологическую часть классификации, усиление ее адаптации к рыночной экономике и др.

Уместно напомнить, что недавно исполнилось 100 лет первой весьма разумной классификации запасов полезных ископаемых по степени их изученности, предложенной в 1909 г. Х. Гувером (впоследствии Президентом США), рекомендовавшим разделять запасы на три категории: доказанные (proved), вероятные (probable) и перспективные (prospective). Такой подход долго использовался не только в США, но и многих других странах. Позднее вместо категории перспективные запасы (prospective) была принята категория «возможные» (possible). К доказанным относились детально разведанные запасы, вскрытые буровыми скважинами, оконтуренные на основе опробования их качества и технологии освоения. К «вероятным» - не в полной мере оконтуренные, вскрытые лишь отдельными буровыми скважинами, технологически недостаточно изученные. К «возможным» - запасы участков нефтеносных пластов, примыкающих к промышленным, с доказанными и вероятными запасами.
Геологической службой и Горным бюро США в 1980 г. была введена новая классификация. В ней впервые по степени изученности выделены две группы: разведанные запасы и предварительно оцененные ресурсы полезных ископаемых. В группе запасов высокой степени изученности и подготовленности к освоению выделены: «измеренные» (measured) и «исчисленные» (indicated), а также «предполагаемые» (inferred). В категорию запасов по этим категориям изученности включены также и те, которые могли быть в обозримой перспективе реально переведены в группу экономически целесообразных для освоения. Для них предложено понятие – «возможные запасы» (possible reserves).

Для запасов урана предложена «своя» классификация, в которой стержневым критерием является экономическая оценка разведанных запасов (цена за 1 кг U), включая его добычу. Одновременно сохраняется группа резервных и прогнозных геологических ресурсов урана, учитывающая их возможную себестоимость извлечения из недр.

Из этого краткого обзора существующих подходов видно, что «статистика» минерально-сырьевых ресурсов для энергетики, оценка их движения по «лестнице освоения», пока не могут рассматриваться в качестве возможной математической базы для построения моделей и определения жестких плановых годовых показателей обеспеченности энергетики природным сырьем на средне и долгосрочную перспективу. Тем не менее, многолетний опыт такого анализа накопленный в развитых странах, имеющих возможность привлекать к этой работе высококвалифицированных экспертов-специалистов разного профиля, свидетельствует о возможности получения прогнозных результатов необходимого качества для планирования не только краткосрочных (1-3 года), но также среднесрочных (5-10 лет) и долгосрочных (до 50 лет) уровней возможного обеспечения сырьем развивающейся энергетики.

4. МИРОВЫЕ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ.

Обычно определяются на основе фундаментальных геологических исследований, учитывающих накопленный опыт комплексного изучения территорий и морских акваторий, нефтегазоносных и угольных бассейнов, огромный материал геологоразведочных и горных работ.
Прогнозная оценка геологических ресурсов углеводородов приведена на рис. 2. 

 
Рис. 2. Геологические ресурсы углеводородов

По нашей оценке традиционные ресурсы углеводородов, тяжёлых нефтей и битумов, а также газа и нефти в низкопроницаемых коллекторах, составляют 3.5x1012 т нефтяного эквивалента (т н.э.). Среди нетрадиционных особенно велики геологические ресурсы газогидратов суши и акваторий и водорастворённые газы континентов.

5. МИРОВЫЕ ЗАПАСЫ И ДИНАМИКА ИХ ОСВОЕНИЯ.

5.1 Нефть.

Накопленная мировая добыча нефтей по состоянию на 01.01.10 г. оценивается в 140,0 млрд. т. При этом весьма важно, что в последние 5 лет (начиная с 2005 г.) она стала близкой к 4,0 млрд. т/год и растет незначительно, несмотря на высокий уровень мировых цен. При этом в накопленной добыче ведущую роль сыграли традиционные нефтедобывающие страны. На долю стран Ближнего и Среднего Востока приходится около 28%, Северной Америки – 24% и стран СНГ – 15%[13].
Доля 10 стран, достигших наибольшего уровня извлечения нефти из недр, сегодня, достигает 65% от общей мировой годовой ее добычи (>2,5  млрд. т/год). Эти же страны обладают и наибольшими разведанными доказанными (proved) запасами нефти. Однако приведенные ниже данные об их уровнях добычи и разведанных запасах свидетельствуют о широком диапазоне колебаний отношения – разведанные запасы/годовая добыча. Это отношение прямо не отражает обеспеченность ресурсами нефтедобывающей промышленности в годах. Его уменьшение чаще всего указывает на недостаточный размах геолого-разведочных работ, снижение качества нефтей, исчерпание ресурсов крупных месторождений и системные ошибки государственного управления ресурсным потенциалом недр.

В целом разведанные доказанные мировые запасы, включая тяжелые нефти и битуминозные песчаники Атабаски (Канада), близки к 200,0 млрд. т [13]. Кроме того, не менее 200 млрд. т имеется в предварительно оцененных известных месторождениях и прогнозных геологических ресурсах в нефтеносных зонах и бассейнах, включая шельфы Северного Ледовитого океана [11, 14]. При прогнозируемом максимальном росте уровней годовой нефтедобычи в 30-40-е годы XXI века – 4,2-4,5 млрд. т/год разведанные сегодня мировые запасы нефти и прогнозные ресурсы позволяют в конце текущего столетия возможность добычи нефти на уровне 3,5-2,5 млрд. т/год

5.2 Природные горючие газы.

Накопленная мировая добыча природного горючего газа (свободного и попутного) оценивается в 90,0 трлн. м3. При этом важно подчеркнуть, что за последние 20 лет добыча природного газа возросла в 1,7 раза и превысила в 2009 году 3,0 трлн. м3. На Россию и США, при этом приходится почти 40% мировой его добычи. Разведанные доказанные запасы природного газа в мире составляют около 190 трлн. м3. Суммарные извлекаемые мировые ресурсы газа оцениваются  в 460-480 трлн. м3, из которых более 45% приходится на Россию, 17-18% – на Ближний и Средний Восток, 6-7% на Африку и 4-5% на Северную Америку [13].
Намечаемое увеличение мировой добычи природного газа вполне обеспечено его ресурсами до конца текущего столетия. При этом надо иметь в виду, что прогнозные ресурсы горючего газа (свободного и попутного) существенно превышают ресурсы нефтей. В связи с успешным развитием газохимических технологий в ближайшие годы станет возможным и эффективным получение из газа (включая и попутный нефтяной газ) бензина и других топлив для транспортных средств по вполне приемлемым ценам. Решение этой проблемы поможет надежно обеспечить топливом транспортные и другие технические средства по крайней мере до конца текущего столетия.
При существенном снижении потребления газа для производства электроэнергии природный газ, несомненно, мог бы существенно усилить свою роль в обеспечении потребностей в топливе транспортных средств и в следующем веке.

5.3 Каменные угли.

Накопленная добыча каменных и бурых углей для энергетики, к сожалению, может быть оценена лишь по косвенным данным, т.к. системный учет объемов их добычи был организован лишь в послевоенный период, во второй половине ХХ века. За последние 20 лет (с 1990 до 2010 гг.) в мире было добыто более 1,0 трлн. т каменных и бурых углей (без коксующихся).

Основными странами, добывающими сегодня угли, используемые в энергетике, являются:
 

В целом разведанные подтвержденные запасы углей в мире превышают 850,0 млрд. т, при общих разведанных запасах 3,6 трлн. т.
Несомненно, что запасы углей для обеспечения намечаемых уровней производства электроэнергии вполне достаточны не только на XXI век, но и на более продолжительное время. Как хорошо известно, развитие электроэнергетики, базирующейся на использовании углей, сдерживается высоким уровнем выбросов парниковых газов, сильным загрязнением окружающей среды, а также высокими расходами на добычу и транспорт углей. Радикальные научно-технические решения, снимающие эти проблемы, даже при успешном вовлечении альтернативных источников производства электроэнергии не снимут в повестки дня быстрый рост доли углей в балансе природных энергетических источников в XXI веке.
 

5.4 Ресурсы ядерной энергетики.

Из двух возможных природных источников ядерной энергетики – урана и тория, пока в практическом использовании находится лишь уран. В будущем возможно потребуется и торий
Суммарные ресурсы урана, использованные в атомной энергетике, не могут оцениваться по количеству его добычи из недр. Как известно, некоторая его часть  была использована и для других целей, в частности для производства оружия. Однако основная часть добытого урана сегодня находится в хранилищах облученного ядерного топлива (ОЯТ), т.к. КПД использования энергии заключенной в уране, к сожалению не превышает 1%. В мире пока используются в основном легководные реакторы на тепловых нейтронах в открытом топливном цикле, без использования технологий рециклинга ОЯТ.
Новые технологии современного этапа развития атомной энергетики именуются ренессансными и связаны с ее переводом на замкнутый топливный цикл с использованием реакторов на быстрых нейтронах. Однако этот процесс происходит на фоне ускоренного введения в действие легководных реакторов. По данным МАГАТЭ  в конце 2010 г. находилось в эксплуатации 441 энергетический реактор, строилось 60 новых блоков. Уже сегодня Франция, Литва Словакия, Бельгия, Швеция и Украина на АЭС производят более половины электроэнергии. К 2030 г. установочная мощность АЭС может составить 1000 ГВт при 370 ГВт в 2010 г.
Мировое производство урана, начатое в середине 40-х годов прошлого столетия не было стабильным. До 1957 г. оно быстро развивалось и достигло 48,0 тыс. т в год. Затем к 1964 г. упало до 30,0 тыс. т/год. С середины 60-х годов динамично росло и к началу 80-х достигло 68,0 тыс. т/год. Затем в начале 1990-х оно снизилось до 30,0 тыс. т/год и лишь последнее 10-летие стало медленно нарастать до 40,0 тыс. т/год.
Как видно на рис. 3 хорошо проявлены два «пика» максимального взлета производства первичного урана.


Рис. 3. Динамика производства урана и его использования в атомной энергетике (1945-2010 гг.)

Первый пик подъема его добычи связан с гонкой ядерных вооружений, а второй – с «дочернобыльским этапом» развития атомной энергетики. Последствия этой технологической катастрофы в энергетике были преодолены лишь к началу нового XXI века. Именно последние 10 лет происходит заметный прогресс в решении многих проблем дальнейшего развития атомной энергетики.
Ведущее место в добыче урана до 1991 г. занимал СССР. После его распада в России осталось лишь одно горнодобывающее предприятие. Добыча урана в нашей стране, начиная с 1992 г., снизилась до 2,5-3,5 тыс. т в год, что составляет 7-8% от мирового уровня. До 2005 г. половину мирового уранового концентрата производили Канада и Австралия. Начиная с 2008 г. в тройку лидеров вошел Казахстан и в 2010 г., с уровнем добычи урана, превысившим 10,0 тыс. т/год, вышел на первое место в мире. Добыча урана в этой стране прогрессивными методами подземного выщелачивания («ПВ»), разработанными и освоенными еще в СССР, растет быстрыми темпами и к 2015 г. планируется на уровне 15,0 тыс. т/год. Разведанные здесь подтвержденные запасы по себестоимости добычи урана <80 долларов США за 1 кг урана, составляют около 350,0 тыс. т [13], что обеспечивает дальнейшее наращивание его производства.
Мировые общие запасы урана сегодня достигают 5,0 млн. т. Суммарное производство урана за все время существования атомной промышленности превысило 2,5 млн. т. В реакторах использовано 1,9 млн. т. В складских запасах имеется не менее 600 тыс. т урана. Почти 500,0 тыс. т его имеется в хвостах изотопного обогащения. Значительная доля урана сосредоточена в хранилищах ОЯТ, хотя часть его переработана. При вводе в действие усовершенствованных тепловых реакторов, организации рециклинга ОЯТ, использовании МОХ-топлива и сбалансированном развитии атомной энергетики на быстрых нейтронах к 2050 г. возможно увеличить ядерные мощности до 2000 ГВт за счет имеющихся суммарных установленных и прогнозных ресурсов природного урана [9].

6. О СТРУКТУРЕ БАЛАНСА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ.

Возрастающее потребление невозобновляемых природных энергетических ресурсов определяется стремительным ростом населения Земли и его потребностей. В ХХ в. потребление коммерческих энергетических ресурсов увеличилось в 15 раз. С 1975 по 2005 г. оно превысило объем их использования за весь предшествующий период развития человеческой цивилизации и достигло в 2005 г. 15 млрд. т условного топлива (т.у.т.) в год. Произошло существенное расширение источников потребляемой энергии и появились новые, изменившие структуру баланса энергетических ресурсов.
Это хорошо видно на рис. 4 и не нуждается в комментариях.
 

Рис. 4. Динамика распределения потребляемой в мире энергии по ее источникам в ХХ веке (млн. т у.т.)

В суммарном энергопотреблении к началу XXI в. в мире доля нефти достигла 40%, углей – 27%, природного газа – 23%. В то же время доля атомной энергии, гидроэнергии, солнечной и ветровой составила всего лишь 10%. Если до 70-х годов в энергопотреблении опережающими темпами росла нефтяная составляющая, то в 80-х годах, после преодоления нефтяного кризиса, в большинстве индустриально развитых стран произошло заметное снижение доли нефти, увеличилась доля углей, природного газа и атомной энергии. Наличие ресурсов углеводородов и уровень технологического прогресса определили весьма «пеструю» картину структуры потребления энергетических ресурсов в мире.
На рис. 5  хорошо видно это различие на примере России, Китая, Южной Кореи.


Рис. 5. Структура потребления первичных энергетических ресурсов

Страны, взявшие курс на развитие атомной энергетики – Франция, Япония и ряд других (рис. 6)  за 25 лет коренным образом изменили энергетический баланс своей экономики и достигли выдающихся успехов в конверсии углеводородной энергетики, существенно подняли роль атомной энергетики, решили важные экологические проблемы. (примечание: материал готовился в начале года, фукусима была ещё цела)


Рис. 6. Структура использования энергетических ресурсов в Японии и во Франции

Потребление первичной энергии распределено по странам и регионам крайне неравномерно. На рис. 7 приведены уровни ее потребления в 20 странах мира в 2005 г. Видно, что США, Китай и Россия – являются основными потребителями энергоресурсов: на них приходится более 40%.

Рис. 7. Потребление первичной энергии в 20 странах - крупнейших потребителях в 2005 г. (млн. т у.т.)

В изменении структуры потребляемых энергоресурсов проявились важные закономерности, которые связаны с научно-техническим прогрессом и в целом с развитием экономик стран. Характерно, что при увеличении количества существенных источников энергии за 100 лет с двух до шести, ни один из них не утратил своего значения к началу XXI века. Они постепенно перешли в категорию традиционных, имеющих в балансе разную долю. Современные прогностические споры чаще всего и сводятся к определению доли каждого из них в будущем. По прогнозу IEA на период до 2030 г. в 2009 г. (рис. 8) 


Рис. 8. Мировое производство электроэнергии по источникам первичной энергии

в мировом производстве электроэнергии ведущее место по-прежнему будут занимать уголь, природный газ и гидроэнергетика. Атомная энергетика сможет выйти на третье место не раньше 2050 г. [7]

7. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ РОССИИ.

7.1 Углеводороды.

Производство (добыча) углеводородов – нефти, газового конденсата и природного газа, включая попутный нефтяной газ в России за 2005-2009 гг. и распределение их объемов по основным производителям показаны на рис. 9 [4].


Рис. 9. Добыча газа, нефти и конденсата в РФ В 2005-2009 ГГ.

Из него видно что начиная с 2005 г. суммарная добыча нефти и газового конденсата несколько превышала 500 млн. т/год. Основная доля их производства в 2008 г. приходилась на несколько крупных компаний: «Роснефть» (22%), «Лукойл» (18%), «ТНК ВР Холдинг» (14%), «Сургутнефтегаз» (12%). Лишь около 1/3 приходилось на ОАО «Газпромнефть», ОАО «Газпром» и другие компании.
Добыча природного горючего газа, включая попутный нефтяной газ (ПНГ) в 2005-2009 гг. несмотря на кризисные условия в экономике, в основном превышала 650-660 млрд. м3/год (рис. 9). При этом более 80% природного газа добывал «Газпром». В балансе добычи газа доля ПНГ не превышала 8%.
Распределение добываемых в России энергетических ресурсов представлено ак. О.Н. Фаворским оригинальной схемой рис.10).


Рис. 10. Структура потребления топливно-энергетических ресурсов в России
 

Из нее хорошо видна высокая доля экспорта органического топлива (44%), также как и доля затрат топлива на теплообеспечение (1/4). По мнению ученых РАН [4] природный газ в нашей стране используется недостаточно эффективно. В устаревших котельных, работающих на газе, в основном, используются паровые турбины. Их КПД превращения энергии топлива (в данном случае газа) в электричество не превышает 32-34%. Использование парогазовых установок с КПД 52-56% позволило бы кардинально улучшить ситуацию. Замена паровых турбин на парогазовые установки позволило бы на 30-40% сэкономить использование газа на ТЭС, либо на столько же увеличить их мощность. На рис. 11 видно, что в структуре производства энергии в нашей стране на долю газа приходится 46%. 


Рис. 11. Структура производства электроэнергии в России (2007 г.)

Подобная ситуация ведет к расточительному расходу природного газа, как весьма ценного сырья, используемого в производстве конкурентных продуктов.
Газпромом разработана программа существенной конверсии производства газохимической продукции [4], но, к сожалению, пока она реализуется медленно.
Состояние с переработкой газа в РФ и США в 2008 г. представлено «Промгазом» на рис. 12.

Рис. 12. Переработка газа в РФ и США

Из него видна не только большая разница в доле включаемого в переработку газа в нашей стране (9%) и США (60,5%), но и особенно – в производстве сухого товарного газа (разница почти в 10 раз), этана, пропана, стабильного газового бензина, в использовании шахтного метана и ПНГ. Успехи в разработке новых весьма продуктивных научных направлений в газохимии настойчиво толкают производителей природного газа к дальнейшему освоению его новых разнообразных источников [9].
По разведанным доказанным запасам природного горючего газа Россия занимает первое место в мире. Предварительно оцененные запасы и прогнозные ресурсы существенно превышают накопленную добычу [3].


Рис. 13. Распределение по степени освоения ресурсов нефти и природного газа в России

На рис. 13 показано распределение по степени освоения ресурсов нефти и природного газа в нашей стране.
Разведанные запасы нефти вместе с предварительно оцененными и прогнозными ресурсами существенно превышают накопленную добычу, составляя всего лишь 16%. Накопленная добыча природного газа – 5% свидетельствует, что, несмотря на динамичное развитие, страна пока находится на начальном этапе освоения его ресурсов [1]. К сожалению, в нефтяной промышленности положение более сложное, связанное с тем, что в последние 20 лет мы не открыли крупных месторождений нефти, а прирост разведанных запасов за счет мелких месторождений и увеличение в эксплуатируемых запасах тяжелых нефтей требуют более интенсивного разворота поисковых геологических и геофизических работ.
Наиболее перспективными становятся шельфовые акватории, перспективные на нефть и газ, в первую очередь в арктических зонах России. Этой проблеме посвящен ряд работ автора и коллег [7, 10]. В статье А.Э. Конторовича и В.А. Конторовича [14] предложено районирование акваторий арктического шельфа России с прогнозной оценкой ресурсов нефти, природного газа и конденсата в каждой из выделенных ими нефтегазовых провинций, приведенных на рис. 14.


Рис. 14. Нефтегазоносные провинции арктического шельфа России

Несмотря на недостаточную геолого-геофизическую изученность осадочных бассейнов на шельфах Северного Ледовитого океана при оценке возможных ресурсов нефти и газа авторы использовали апробированную в западной и Восточной Сибири технологию, опирающуюся на стохастическую зависимость между начальными геологическими ресурсами нефти и газа и объемом неметаморфизованного осадочного материала в бассейнах. На основе анализа имеющихся геолого-геофизических материалов упомянутыми авторами [14] предложено возможное распределение углеводородов в нефтегазоносных провинциях северной евразийской континентальной окраины России (рис. 15).


Рис. 15. Распределение ресурсов углеводородов в нефтегазоносных провинциях северной евразийской континентальной окраины России

Из него видно, что в трех нефтегазоносных провинциях Южно-Карской, Восточно и Западно Баренцевской прогнозные ресурсы углеводородов составляют почти 80% всех ресурсов шельфов евразийской континентальной окраины России.
Конкретная оценка состояния геолого-геофизических работ в этом регионе, характерные особенности наиболее перспективных объектов для детальной разведки, технологическая «вооруженность» современной геологии и геофизики, а также проблемы организации работ и сотрудничества с зарубежными партнерами рассмотрены в недавней работе Российской академии наук [11].

7.2 Каменные угли.

Доля добытых и подготовленных к освоению запасов углей в России в суммарных начальных ресурсах составляет около 2%. Соответственно, перспективные и прогнозные их ресурсы находятся на ранней стадии освоения. Существенным недостатком сырьевой базы углей является географическое размещение освоенных угленосных бассейнов (рис. 16).


Рис. 16. Удельный вес добычи угля по регионам и бассейнам России

На долю бассейнов, расположенных в восточных регионах страны, приходится почти 80% разведанных запасов и добычи углей, в то время как в Европейской части, на Урале, по существу, не созданы необходимые предпосылки для развития угледобычи в будущем [5].

8. О РАЗВИТИИ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В РОССИИ: НОВЫЕ РЕШЕНИЯ РЕСУРСНОЙ ПРОБЛЕМЫ

В условиях технологического обновления ядерной энергетики в России разведанные запасы урана не являются главным фактором ее ускоренного развития. Сегодня предприятия России производят в год лишь 3,5-4,0 тыс. т урана. Подтвержденные запасы урана по себестоимости добычи 1 кг урана до 80 долларов США составляют 170 тыс. т, при общих запасах 550 тыс. т. Эти известные запасы и прогнозные ресурсы урана достаточны для развития ядерной энергетики нашей страны при условии ее технологического перевооружения.
Опережающее развитие ядерной энергетики стало важным приоритетом энергетической безопасности России. При этом выделяются три важнейших составляющих ее технологической модернизации. Первой из них является постепенный перевод ядерной энергетики на замкнутый уран-плутониевый ядерный топливный цикл на базе реакторов на быстрых нейтронах (РБН). Вторая составляющая – реализация крупномасштабной программы устранения радиационных загрязнений, в основном связанных с производством оружия в период холодной войны, и третья – существенная поддержка развития атомной энергетики в мире с одновременным решением сложных проблем предотвращения «расползания» по миру ядерных оружейных материалов и «чувствительных» ядерных технологий – в первую очередь обогащения урана и переработки облученного ядерного топлива.
Совершенствование ядерного топливного цикла, его интернационализация, развитие лизинга обогащенного урана, возврат отработанного топлива в страну его производящую и даже лизинг ядерной энергии стали важными инициативами и предметом глубоких исследований, инициированных политическим руководством нашей страны и некоторых других стран, решительно поддержанные МАГАТЭ.
Мы поддерживаем развитие широкомасштабных исследовательских работ в рамках международных соглашений с США, Европейским союзом и МАГАТЭ по всем этим направлениям. Основные научные результаты совместных работ опубликованы в ряде монографий, совместных докладов, итоговых документов семинаров и конференций, в русской и английской версиях. Они доступны и поэтому я не буду их рассматривать подробно. Хочу лишь подчеркнуть приоритетность проблемы нераспространения ядерных оружейных материалов и технологий обогащения урана и рециклинга ОЯТ с возможностью «наработки» оружейного плутония.
Прогнозируемые высокие темпы развития ядерной энергетики в мире – до 2000 ГВт в 2050 г. и 5000 ГВт в 2100 г., потребуют вовлечения в топливный ядерный цикл U238, развития технологий быстрых реакторов и возможно тория, т.к. имеющихся реальных запасов урана явно недостаточно. При использовании технологий открытого уран-плутониевого (U-Pu) топливного цикла потребуется для указанных объемов производства энергии на АЭС, оснащенных легководными реакторами, 14,0-16,0 млн. т природного урана. Даже прогнозных, пока не открытых ресурсов урана, при цене его добычи 250-300 долларов за 1 кг, пока не видно. Представляется, что сохранение и распространение «по миру» действующих в настоящее время ядерных технологий с открытым U-Pu топливным циклом уже во второй половине текущего века будут нерентабельными.
На диаграмме (рис. 17) приведена технологическая схема современной атомной энергетики России установленной мощностью 23,2 ГВт (э). 


Рис. 17. Технологическая схема современной атомной энергетики России установленной мощностью 23,2 ГВт(э)

Из нее видно, что в открытом уран-плутониевом топливном цикле, в условиях временного хранения возрастающих объемов ядерных материалов, при низкой эффективности использования природного урана – менее 1%. Эта схема не является прогрессивной и безопасной. Здесь хорошо видно, что на «входе» – 5000 т природного урана в год. Далее - конверсия и обогащение, при которых ежегодно 4100 т отвального урана пополняют отвалы обогатительного производства (75 тыс. т). Далее – изготовление топлива и его поставки на АЭС. Более 800 т ОЯТ в год поступают во временные хранилища, в которых в 2010 г. уже имеется 19000 т. ОЯТ транспортных и исследовательских реакторов и реакторов БН600 и ВВЭР-440 поступают на завод РТ-1 («Маяк») на переработку. Полученные радиоактивные отходы (3 т/год) поступают на временное хранение РАО (есть 75 т), а полученный плутоний (1 т) – на склад выделенного плутония (РТ-1, есть 40 т).
В. Асмоловым, А. Зродниковым и М. Солонинным предложена принципиальная схема будущей инновационной ядерной энергетики России, установленной мощностью 100 ГВт (э). Она основана на замкнутом топливно-ядерном цикле и кардинально отличается от действующей схемы. На рис. 18 .хорошо видны эти отличия. 


Рис. 18. Принципиальная схема крупномасштабной ядерной энергетики установленной мощностью 100 ГВт(э) (пример)

Здесь показана не только последовательность операций цикла, но и место предприятий внутри концерна «Энергоатом». На «входе» - не 5000 т, а лишь 100 т/год природного урана, отвального урана обогатительного производства (или природного тория). Они поступают на заводы по изготовлению топлива для тепловых и для быстрых реакторов, куда также поступают соответственно уран 233+уран 238 и уран, плутоний, минорактиниды. ОЯТ со всех реакторов поступает на завод по переработке, который кроме топливных материалов получает 100 т радиоактивных отходов (РАО) в год. РАО направляются для окончательной изоляции в подземное сооружение.
Возможная структура ядерной энергетики, предложенная сотрудниками Курчатовского института на период до 2100 г. приведена на рис. 19.


Рис. 19. Возможная структура ядерной энергетики России (на период до 2100г.)

Для реализации этой схемы требуется проведение глубоких фундаментальных и экспериментальных опытных работ, в условиях международного сотрудничества.
В соответствии с Международной инициативой по созданию реакторов IV поколения необходимо реализовать объединенную программу изучения и инженерных изысканий для разработки наиболее перспективных реакторов и технологий ядерных топливных циклов новых поколений, включая:
- быстрый реактор с натриевым охлаждением,
- легководный тепловой ядерный реактор,
- быстрые реакторы с тяжелым теплоносителем,
- высокотемпературный реактор с газовым охлаждением,
- реактор с солевым расплавом.
Стратегия развития ядерной энергетики на период 2000-2030 гг., одобренная Правительством России в 2000 г. приведена на рис. 20.


Рис. 20. Стратегия развития атомной энергетики – 2000-2030 гг. (одобрена Правительством России 25.05.2000 г.)

Стратегией предусматривается иметь в 2030 г. 60 ГВт (э) установленной мощности АЭС. Предлагаемый вариант развития реализуется не в полной мере, также не в полной мере выполнен план продления срока эксплуатации реакторов первого и второго поколения. Строительство второго БР на Белоярской АЭС идет успешно.

9. О ДИНАМИКЕ ВНУТРЕННЕГО ПОТРЕБЛЕНИЯ ТОПЛИВА И ЭНЕРГИИ В РОССИИ.

Анализ тенденций внутреннего потребления энергетических ресурсов на фоне развития экономики России приведен в работах многих специалистов, в том числе и автора. В этих работах чаще всего сопоставляются тенденции в динамике валового внутреннего продукта, различных по уровню экономического развития стран, с уровнями потребления топливно-энергетических ресурсов и энергии в расчете на «душу» населения. Нужно отметить, что по этим показателям легко выделяются страны, различающиеся не только по уровням экономического и технологического развития, но и качеству жизни. При этом не отмечается прямых корреляций с климатическими условиями.
На рис. 21 отражена реальная динамика внутреннего потребления топлива и энергии в России за период с 2010 по 2020 гг., (также в % к 1990 г.) с выделением следующих показателей:
- валовой внутренний продукт;
- производство электрической энергии;
- расходы энергетических источников на теплоснабжение;
- потребление моторного топлива;
- первичные энергетические ресурсы. 


Рис. 21. Динамика внутреннего потребления топлива и энергии, в % к 1990 г.

На диаграмме хорошо видна депрессионная зона российской экономики 90-х годов с резким падением производства валового внутреннего продукта (почти на 40%) и потребления моторного топлива (45%) при более мягком снижении потребления тепла, электроэнергии и первичных энергетических ресурсов (на 30-20%). Особенно важным является заметное увеличение темпов роста ВВП и потребления электроэнергии при низких темпах увеличения потребления тепловой энергии, моторного топлива и первичных энергетических ресурсов. В этом проявляется положительное влияние курса руководства страны на существенное снижение энергоемкости российской экономики. Динамика энергоемкости приведена на рис. 22.


Рис. 22. Энергоемкость российской экономики

Из него хорошо видна положительная тенденция решения этой весьма сложной и давней проблемы.
Необходимо подчеркнуть, что при реализации мер, связанных с ресурсосбережением, в первую очередь с экономией топливно-энергетических ресурсов имеется несколько направлений экономической политики.
На рис. 23 приведены динамические показатели потребности России в топливно-энергетических ресурсах в условиях различного подхода к развитию экономики страны. 


Рис. 23. Динамика потребности в топливно-энергетических ресурсах

Из него хорошо видно, что при намеченных темпах экономического развития страны и сохранении энергоемкости ВВП на уровне 2010 г. за предстоящие 10 лет мы должны увеличить более чем на 1,0 млрд. т потребление топливно-энергетических ресурсов. При этом технологическое перевооружение (особенно ТЭС, работающих на природном газе) не может сыграть решающей роли.
Опыт многих стран, решивших удовлетворительно эту задачу, свидетельствует, что главный резерв в снижении потребления топливно-энергетических ресурсов «лежит» в структурной перестройке экономики, ориентированной на снижение энергоемкости ВВП. При этом мы должны иметь в виду, что к 2020 г., при планируемом значительном объеме экспорта топливно-энергетических ресурсов, медленном развороте структурной перестройки экономики страны и отставании геологоразведочных работ, контрольная цифра внутреннего потребления этих ресурсов на наш взгляд, может быть близкой к 2,0 млрд. т условного топлива в год.

10. НЕКОТОРЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

Ярковыраженная неравномерность географического распределения запасов и добычи топливно-энергетических ресурсов в мире, являющихся невозобновляемыми, определяется особенностями геологической истории развития Земли и ни в коей мере не связана причинно с существующими границами государств. Именно поэтому любые прямые посягательства на обладание источниками энергетических ресурсов, расположенных за пределами собственных территорий, или акваторий, нарушающих Конвенцию ООН, обычно рассматриваются как агрессивные действия, грубо нарушающие основы международного права. Огромное геополитическое значение приобрела проблема владения топливно-энергетическими ресурсами и эта проблема относится к категории важнейших в международных отношениях. В международном праве ей уделяется большое внимание. Многие исследователи часто ссылаются при анализе причин конфликтов между странами и группами стран, на их стремление с помощью силовых и иных приемов овладеть не принадлежащими им энергетическими ресурсами.
Для исключения конфликтных ситуаций широко используются договорные отношения между государствами, вырабатываются международные принципы энергетической безопасности.
Международная деятельность и внешняя политика в области энергетики призваны обеспечить сохранение энергетической безопасности и независимости нашей страны. Для успешного решения этой главной задачи потребуется восстановить и укрепить экономические позиции России в ряде регионов за ее пределами, найти эффективные инструменты сотрудничества в рамках СНГ и мирового сообщества в целом. Нужно обеспечить условия для максимально эффективной реализации экспортных возможностей отечественного ТЭК, ускоренного решения проблем развития современного отечественного энергетического, электротехнического, нефтегазового и горного машиностроения и транспортных средств, организовать расширение их экспорта. Необходимо способствовать привлечению зарубежных инвестиций для ТЭК и смежных областей, существенно расширить международное сотрудничество в разработке научно-технологических проблем и подготовке научных и инженерных кадров, технического персонала и рабочих высокой квалификации.
Отношения со всеми зарубежными государствами, организациями и компаниями должны строиться исходя из приоритета национальных интересов России, на взаимовыгодных началах. При этом государством рекомендуются любые формы участия иностранного капитала в ТЭК России и симметричные формы участия национального капитала в энергетике других стран. Энергетические проблемы должны решаться на справедливой основе, путем переговоров, при отсутствии политического и силового давления на партнеров.
Основным принципом энергетической безопасности в нашей стране и в мире, которым должны руководствоваться производители и потребители энергетических ресурсов должен стать принцип их рационального потребления. Своевременная подготовка их запасов к освоению, возможность замены исчерпаемого ресурса и диверсификация видов топлива и энергии должны стать основной научно-технологической задачей, к решению которой должны привлекаться ученые и специалисты разных стран, наиболее успешные производственные объединения. Экологическая приемлемость крупномасштабного освоения новых источников энергии должна определяться международными организациями экспертов, с широким использованием опыта МАГАТЭ.
Международная доктрина энергетической безопасности и увязанные с ее основными положениями законы отдельных, (особенно развитых) стран в совокупности должны стать важными документами ООН, направленными на развитие и укрепление принципов мирового содружества, с отрицанием противостояния.
Учитывая весьма высокую сложность решения проблемы замены значительной доли традиционных невозобновляемых энергетических ресурсов новыми источниками энергии в XXI веке, представляется крайне важным объединение усилий ученых разных стран и выделение значительных ресурсов для ее разрешения.
В заключение выражаю сердечную благодарность моим коллегам, товарищам по работе, принимавшим участие в обсуждении затронутых вопросов, предоставлении отдельных материалов при подготовке доклада: академикам А.Н. Дмитриевскому, А.Э. Конторовичу, О.Н. Фаворскому; членам-корреспондентам РАН М.Д. Белонину и В.И. Величкину; докторам наук В.И. Богоявленскому, А.С. Некрасову, Ю.В. Синяку, А.Г. Коржубаеву и другим моим, в том числе зарубежным коллегам, активно участвовавшим в подготовке и проведении ежегодных энергетических форумов т семинаров по проблемам нефти, газа и атомной энергетики, проводимых в России, Европе и США.

По материалам: http://aftershock-2.livejournal.com/72258.html