Энергетические ресурсы и их использование

 

Крайне слабо разведаны обширные угленосные площади Дальневосточного региона, где имеются хорошие перспективы для выявления новых месторождений с благоприятными горно-геологическими условиями эксплуатации, в том числе для отработки наиболее эффективным открытым способом.

 

В европейской части страны перспективы выявления новых месторождений угля весьма незначительны.

 

 

 

 

В разведанных запасах бурый уголь составляет несколько большую долю — 102,9 млрд. т (51 %), остальные 98,9 млрд. т (49 %) — каменный уголь и антрациты. Из каменного угля необходимо выделить запасы коксующегося (20,5 %), пригодного для технологического использования и, в первую очередь, для получения доменного кокса.

 

Угольная отрасль промышленными запасами обеспечена на 60—65 лет. Важный качественный показатель угольного топлива — влажность и зольность. Повышенные содержания минеральных примесей (зольности) и влаги отрицательно сказываются на теплотехнических свойствах угля, а также приводят к увеличению (как балласт) стоимости их транспортировки. Теплота сгорания угля в пересчете на рабочее топливо составляет в МДж/кг: 6,1—18,8 для бурого угля, 22,0—22,5 для каменного угля и 20— 26 для антрацитов.

 

В последнее время большое внимание уделяется изучению содержаний в золе и органической массе угля токсичных и потенциально токсичных элементов (сера, ртуть, мышьяк, фтор, щелочи и др.), оказывающих негативное влияние на окружающую среду при сжигании их в больших количествах. Предельные величины качественных показателей угля для всех направлений энергетического и технологического использования лимитируются государственными стандартами.

 

Промышленному использованию угля предшествуют процессы его подготовки — сортировка, обогащение с целью повышения в нем содержания органики, подсушка для удаления избыточной влаги, а также брикетирование или окускование.

 

Ископаемый уголь залегает в виде пластов, пластообразных и линзо-видных залежей. Размеры площадей непрерывного распространения угольных пластов и залежей колеблются от нескольких единиц до десятков тысяч квадратных километров, а мощность (толщина) пластов и залежей — от сантиметров до 200 м.

 

Разработка угольных пластов ведется как подземным (шахты) , так и открытым способом. Прогнозируется, что удельный вес добычи угля на разрезах вырастет с 56 % в 1995 г. до 65 % в 2005 г.

 

В настоящее время угольная промышленность находится на стадии глубокой реструктуризации, направленной на повышение ее эффективности и конкурентоспособности угольного топлива.

Добыча угля в 1995 г. составила 262 млн. т и предполагается дальнейшее увеличение добычи с доведением ее к 2005 г. до 300—320 млн. т.

Торф

 

Россия была первой страной, которая стала широко использовать торф на топливные нужды. Один из основных принципов первого плана электрификации страны — максимальное применение местных видов топлива, в частности — торфа. Это обеспечивало получение энергии с наименьшими затратами на добычу и транспортировку топлива. В 40-е годы топливная промышленность сыграла важную роль в топливном снабжении

 

 

Москвы, Ленинграда и ряда промышленных узлов Центрального и Верхнего Поволжья, Урала. С конца 50-х - начала 60-х годов доля торфа в топливно-энергетическом балансе стала снижаться, что привело к постепенной переориентации торфяной промышленности на добычу торфа преимущественно для сельского хозяйства. В 1991 г. было поставлено топливного торфа на энергетические нужды только 2,75 млн. т, а в 1995 г. — 2,0 млн. т.

 

Сложности, возникшие в последнее время с обеспечением топливом электростанций, промышленных котельных, коммунально-бытовых организаций и населения приводят к тому, что появилась необходимость вновь вовлечь в энергобаланс России местные виды топлива и, прежде всего, торфа. Основа тому — следующие факторы:

 

во-первых, запасы торфа, которые в России исчисляются в 186 млрд. т (условной 40 % влажности) и составляют около половины мировых. Они рассредоточены почти по всей территории России, в том числе запасы торфа на разрабатываемых, осваиваемых и резервных месторождениях составляют около 8 млрд. т (в 54 областях страны). Поэтому значение торфа как местного топлива трудно переоценить;

 

Выявлено и разведано около 64 тыс. месторождений. Наиболее перспективные — Череповецкое, Вожозерское (Вологодская область), Тихвинское, Хвойное (Ленинградская область), Полистовско-Ловатское (Псковская область), Б. Каменское (Пермская область), Серовское, Тавдинское (Свердловская область), Васюганское (Томская область) и целый ряд других.

 

во-вторых, возобновляемость запасов, прирост которых порядка 600 млн. куб.м — 100 млн. т в год идет опережающими темпами, даже в условиях активного процесса его добычи;

 

в-третьих, экологическая чистота всех видов добычи торфяного топлива обусловлена природными качествами торфа и, прежде всего, отсутствием, либо крайне малым содержанием сернистых соединений и окислов тяжелых металлов.

К недостаткам торфа как топлива следует отнести его относительно низкую теплоту сгорания, сезонность добычи, высокую самовозгораемость и необходимость иметь крупные складские помещения.

В 1995 г. было добыто 4,34 млн. т топливного торфа. В перспективе по оценкам специалистов АО «Ростпром» добыча топливного торфа возрастет к 2000 г. до 11,0 млн. тик 2005 г. — до 15,0 млн. т.

В настоящее время в Российской Федерации на девяти АЭС эксплуатируются 20 энергоблоков общей установленной мощностью 21,2 гВт, главным образом с корпусными (ВВЭР 440 и 1000 МВт) и канальными кипящими (РБМК 100 МВт) реакторами. В 1995 г. они выработали 11,5 % общего количества электроэнергии в стране.

 

В период до 2000 г. энергетическая стратегия ставит главной задачей техническое перевооружение и модернизацию АЭС (при изменении отношения общественности к атомной энергетике целесообразно завершение строительства законсервированных энергоблоков высокой степени готовности — на Ростовской, Курской, Калининской АЭС и Нововоронежской ACT).

 

Ядерная энергетика

 

В последующее десятилетие должен решаться вопрос о темпах вывода из эксплуатации действующих АЭС ( долгосрочный или плановый вывод) и, в зависимости от успешности освоения реакторов нового поколения повышенной безопасности, о темпах ввода новых мощностей АЭС в удаленных северных и восточных районах, в том числе, возможно и подземных на базе судовых реакторов (к энергоблокам нового поколения относятся: НП-500, НП-1000 и БН-800).

 

В ядерной энергетике в качестве топлива используется природный уран. Для получения 1 кг ядерного топлива, с обогащением 4 %, при концентрации урана в отвале разделительного производства 0,2 % требуется 8 кг природного урана.

 

В настоящее время Россия обладает самыми большими в мире запасами обогащенного урана в форме окислов урана, низкообогащенного и высоко-обогащенного. По оценкам западных экспертов российские запасы обогащенного урана достаточны для потребления действующими реакторами на протяжении около 90 лет без дополнительной добычи, при ежегодном расходе порядка 4200 метрических тонн металлического урана.

Точные цифры запасов природного урана и месторасположение месторождений в бывшем СССР никогда не публиковались. Поэтому данные Международного энергетического агентства, учрежденного в рамках организации Экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), обзора за 1995 г. приведем ниже:

 

Запасы урана в России

млн. фунтов эквивалента природного Н 308.............980

Возможная добыча, т   ........................................167 600

Перспективные ресурсы, т.....................................15 600

 

Производство и потребление урана в России является закрытой информацией, хотя на Западе подобная информация периодически публикуется. Однако даже из приведенных цифр ясно, что природные запасы урана могут явиться серьезным ограничителем кратного развития ядерной энергетики.

 

В полной мере потенциал ядерной энергетики может быть реализован лишь реакторами — размножителями, имеющими коэффициент воспроизводства ядерного топлива больше единицы, способными переработать и сжечь основную массу урана—238 или же тория—232.

При коэффициенте воспроизводства больше единицы энергетический выход от 1 кг урана увеличивается более чем в 100 раз. При этом ресурсы урана в относительно богатых рудах по количеству потенциальной энергии превышают суммарные ресурсы нефти, газа и угля и достаточны для обеспечения устойчивой работы реакторов на многие столетия.

Гидроэнергетические ресурсы

 

Экономически целесообразный гидроэнергетический потенциал России оставляет порядка 852 млрд. кВт·ч. Освоенный потенциал на действующих и строящихся ГЭС составляет 200 млрд. кВт ч или 23,4 % ( в том числе только на действующих ГЭС — 17,7 %).

 

Установленная мощность ГЭС России составляет 43,8 млн. кВт, удельный вес ГЭС по установленной мощности — 20,3 %. Выработка электроэнергии на ГЭС в 1995 г. составила 177 млрд. кВт·ч или 20,6 %.

 

Гидроэнергетика, основанная на использовании возобновляемых энергетических ресурсов, сберегает народному хозяйству значительное количество органического отлива. В 1994 г. благодаря выработке электроэнергии на ГЭС было сэкономлено около 50 млн. т.у.т.

 

Однако роль ГЭС существенна не только для пополнения энергетического баланса России в целом и ее отдельных регионов, а преимущественно как специфического энергоносителя для покрытия неравномерной части графиков электрической нагрузки, регулирования частоты и напряжения электрического тока, т.е. для повышения качества электроснабжения потребителей.

Программа долгосрочного развития большой гидроэнергетики формируется из наиболее эффективных объектов регионального и межрегионального значения, прежде всего в энерго- и топливодефицитных районах.

 

Первоочередная и экономически чрезвычайно важная задача ближайших лет — завершение начатого строительства гидроэнергетических объектов в разных регионах страны — на Кольском полуострове, Северном Кавказе, в Сибири и на Дальнем Востоке.

 

В целом по России только на семи начатых стройках при условии своевременного завершения работ можно было бы получить суммарный прирост выработки до 10 млрд. кВт·ч на уровне 2000 г. с увеличением его до 25—28 млрд. кВт • ч в последующие годы.

 

 

 

При благоприятных условиях развития экономики страны и с учетом реального спроса на электроэнергию в перспективе можно прогнозировать выработку электроэнергии на ГЭС в следующих объемах: в 2000 г. — 170—190 млрд. кВт·ч, в 2005 г. — 173—180 млрд. кВт·ч, в 2010 г. — 182—220 млрд. кВт · ч.

Распределение по регионам вводимых мощностей ГЭС
Регионы	Установленная мощность, млн. кВт • ч	Годовая выработка электроэнергии, млрд. кВт • ч
Сибирь	10,9	53
Дальний Восток	9	36,2
Европейская часть в том числе Северный Кавказ	4,9   4,5	13,5   13,3

Нетрадиционные возобновляемые источники энергии

 

Нетрадиционные возобновляемые источники энергии — установки и устройства, использующие энергию ветра, солнца, биомасс, геотермальную энергию, а также тепловые насосы, использующие низкопотенциальное тепло, содержащееся в приземных слоях воздуха, воды, верхних слоях Земли и промышленных выбросах.

 

Различают три понятия потенциала нетрадиционных возобновляемых источников энергии: валовый, технический и экономический.

Валовый (теоретический) потенциал НВИЭ — это суммарная энергия, заключенная в данном виде ресурса.

 

Технический потенциал — это величина энергии, получаемая из данного вида энергоресурсов при существующем уровне развития науки и техники. Технический потенциал будет постоянно увеличиваться по мере совершенствования технологий.

 

Экономический потенциал — это величина энергии, получение которой из данного вида ресурса экономически целесообразна.

 

В настоящее время в России уже функционирует ряд электроустановок нетрадиционной энергетики: Паужетская Гео ТЭС (мощностью 11 МВт), Кислогубская приливная станция (400 кВт), до 1500 ветроустановок (мощностью от 0,1 до 16 кВт), фотоэлектрические установки (общей мощностью до 100 кВт).

 

Ресурсы нетрадиционных возобновляемых источников энергии России, млн. т у.т. в год
Ресурсы	Валовый потенциал	Технический потенциал	Экономический потенциал
Малая гидроэнергетика	360	125	65
Геотермальная энергия	-	-	115
Энергия биомассы	10·103	53	35
Энергия ветра	26·103	2300	10
Солнечная энергия	2,3·106	2300	12,5
Низкопотенциальное тепло	525	105	31,5
Всего по НВИЭ	2,3·106	4583	269