В тисках энергетического кризиса

В тисках энергетического кризиса

Отрывок:

Сколько я себя помню, всё время идут разговоры о близящемся энергетическом кризисе. Дескать, углеводороды закончатся в течение ближайших 15—20 лет и тогда человеческая цивилизация будет отброшена в век пара, начнутся беспощадные войны за последние капли нефти, к власти придут тоталитарные вожди, народы надолго забудут о комфорте и демократии, наступит темная, мрачная эра. Единственным спасением может стать только управляемая термоядерная реакция (так называемый «термояд»), которая обеспечит человечество практически дармовой энергией.

Россия как газовая держава

Но время идет, а нефть не кончается, цены на нее то растут, то падают, открываются новые богатые месторождения, и прокладываются новые трубопроводы. Вообще слухи о конце углеводородной эры оказались сильно преувеличены. Тем не менее энергетический кризис всё же может грянуть ― потребление энергии растет очень быстро, и расширением добычи проблему уже не решить. К тому же нефть нужна в химической промышленности, и очень нерационально жечь ее просто так, оказывая дополнительное «давление» на окружающую среду.

Энергетики поняли это одними из первых, опередив футурологов, которые, сочиняя свои концепции будущего, часто забывают о самом главном ― об энергии и способах ее преобразования. Еще в 1970-е была сформулирована концепция «газовой паузы» ― то есть периода между двумя эпохами (не побоюсь этого слова!) в развитии энергетики: эпохами нефти и... угля.

Да-да, это не описка. Те, кто считает, что времена угля и пара ушли в прошлое, ошибаются. Уголь по-прежнему остается одним из самых приоритетных видов топлива, поскольку сравнительно дешев и его разведанные запасы огромны. Например, если говорить о странах СНГ, то разведанных запасов нефти нам хватит на 50 лет, запасов природного газа ― на 70 лет, а угля ― на 590 лет!

Однако есть нюанс ― энергетика на каменном угле чрезвычайно затратна и грязна. Давно доказано, что по выбросам вредных веществ, в том числе и радиоактивному загрязнению, угольная энергетика превосходит атомную. В городах, снабжаемых угольными электростанциями, очень нездоровая обстановка. Поэтому было принято решение увеличить долю газа в энергетике страны, снизив вредное воздействие и обеспечив растущее потребление.

Тут надо вернуться к основам и напомнить читателям, что по методам преобразования энергии мы еще не вышли из XIX века ― и на обычных тепловых, и на атомных станциях стоят огромные турбины, которые вращает водяной пар. Сам же пар получается в котле или реакторе ― по сути это огромные чайники. К сожалению, Вселенная устроена таким образом, что мы не можем преобразовать всю энергию, которую получаем в тепловом цикле, ― часть ее, довольно большую, нам приходится выбрасывать в окружающую среду. Для этого рядом с тепловыми станциями строят градирни (огромные толстые белые трубы гиперболоидной формы), а рядом с атомными ― выкапывают пруд-охладитель. Совершенство энергетической установки определяется коэффициентом полезного действия (к.п.д.), который можно повысить, например, за счет увеличения температуры в котле. Однако и разогревать рабочее тело (в данном случае ― пар) до бесконечности мы не можем: раньше или позже прогорят стенки.

Для повышения к.п.д. энергетики придумали использовать комбинированные установки. Представьте себе турбину, работающую не на паре, а на газе, который сгорает непосредственно в ее проточной части. Чем выше температура на входе в такую турбину, тем выше ее эффективность, но и на выходе температура газовой смеси всё еще очень высока. А если сделать так, чтобы выходящая смесь не улетала просто так, а грела воду в котле, к которому подключены небольшие паровые турбины? Таким образом мы резко повысим общую мощность и эффективность энергоустановки ― экономия газа при этом составит аж 35%! Долгое время развитие подобных парогазовых установок (ПГУ) с котлами-утилизаторами (КУ) сдерживалось отсутствием компактных систем охлаждения для мощных газовых турбин, позволяющих работать с высокими температурами. Но в середине 1990-х такие системы появились, и западные компании (ABB-Alstom, General Electric, Siemens, Pratt & Whitney) выпустили на рынок целую серию мощных энергетических газотурбинных установок.

Природный газ хорош еще и своими свойствами. Прежде всего он бесцветен, не имеет запаха (то, что считается «запахом газа», на самом деле является запахом меркаптанов ― специальных ароматизирующих веществ). Он высококалориен и при сжигании оставляет после себя только углекислый газ и водяной пар. И его очень много в России ― то есть по разведанным запасам мы впереди планеты всей. По данным Международного газового союза, в мире имеется 118 триллионов кубометров доказанных запасов газа, в России доказанные запасы ― от 48 до 64 триллионов кубометров (в этом вопросе источники разнятся, хотя с каждым годом количество доказанных запасов растет). Поскольку триллион кубометров газа примерно эквивалентен миллиарду тонн нефти, то можно утверждать, что доказанные запасы газа в нашей стране значительно превышают разведанные запасы нефти.

Газ хорош как топливо именно для городских электростанций, потому что в городах очень неравномерный график потребления, имеются утренние и вечерние пики, а электростанции с газовыми турбинами отличаются высокой маневренностью, допуская суточное снижение нагрузки до 50%, в отличие от 30% у угольных и 10% у атомных станций.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что Россия еще в рамках Советского Союза начала тотальную газификацию.

 
# Вопрос-Ответ