Нефть и альтернативные источники энергии

Альтернативные источники энергии - чрезвычайно популярная тема в последнее время. Даже в России, где с традиционными источниками все в порядке, поиск альтернативных источников энергии приобретает все большее значение.

Есть ли альтернатива нефти? Такой вопрос мне очень часто задают мои знакомые, не знакомые с нефтяной отраслью.

По данным BP Statistical Review of World Energy 2013 потребление энергии в мире распределено в следующих пропорциях:

Распределение потребления энергии

Как мы видим из диаграммы, наиболее значительным является потребление нефти (33,1%). К 2030 году по прогнозу той же компании ВР потребление нефти наряду с природным газом продолжит занимать свое лидирующее положение и составит порядка 30% в мировом энергобалансе.

Объемы потребления нефти сегодня поистине впечатляющи. Например, чтобы произвести столько же энергии, сколько ее содержится в потребляемой нефти необходимо построить порядка 4000 атомных станций по 1,5 ГВт каждая. На сегодня в мире примерно 440 действующих атомных реакторов общей мощностью около 363 ГВт. Если построить еще 4000 атомных реакторов в соответствии с существующими технологиями, то все известные запасы урана будут использованы буквально за 10 лет.

Возникает естественный вопрос, почему именно нефть занимает такую значительную долю в мировом энергопотреблении? За счет чего нефти удалось занять свое лидирующее положение в качестве источника энергии?

Преимущества нефти и получаемого из нее топлива

В значительной степени нефть имеет такое важное значение благодаря изобретению двигателя внутреннего сгорания и развитию транспорта на его основе. В транспорте нефть без преувеличения можно считать незаменимой.

Чтобы убедиться в этом, достаточно сравнить теплотворную способность различных видов топлив.

Теплотворная способность различных видов топлив
Топливо МДж/кг МДж/л
Дизельное топливо 42,6 36,6
Керосин 44,0 34,3
Бензин 45,5 34,1
Пропан 47,5 23,3
Метан 50,1 19,5
Водород 120,9 8,5
Бутанол 36,0 29,1
Этанол 21,2 16,7
Метанол 19,9 15,7
Уголь (углерод) 29,3 -

Глядя на эту таблицу легко понять, почему топлива, получаемые из нефти, занимают ведущее положение. И дизельное топливо, и керосин, и бензин обладают наибольшей теплотворной способностью на единицу объема.

Также легко понять, почему так много разговоров о водородной энергетике - в весовых единицах водород обладает наибольшей теплотворной способностью. И также понятно, почему на практике водород в качестве топлива используется только в ракетах и т.п. и не используется на обычном транспорте – в объемных единицах он обладает наименьшей теплотворной способностью. Мало кто согласится купить машину, работающую на водороде, и везде возить за собой цистерну с этим самым водородом - обычного бака для этого вида топлива явно будет недостаточно.

Недостатки биотоплива из приведенной таблицы также становятся видны невооруженным глазом. И метанол, и этанол обладают в ~2 раза меньшей теплотворной способностью, чем привычный для нас бензин.

Теплотворная способность, конечно, не единственный критерий, который необходимо принимать во внимание. Важна не только энергетическая ценность, но и физические характеристики энергоносителя. И в этом смысле нефть имеет преимущества перед многими другими энергоносителями. Просто потому что она представляет собой жидкость. А жидкость – это удобно. Ее легко транспортировать, легко обеспечить ее подачу в камеру сгорания. Попробуйте, например, представить себе самолет, летающий на угле. Смайлик Газ – тоже проблематичный вариант. Например, из топливного бака, заполненного водородом, всего лишь за одну неделю улетучивается половина объема.

Нефть уникальным образом сочетает в себе множество преимуществ. Все современные технологии заточены под углеводородное топливо. Вся инфраструктура, развивающаяся уже более века, также ориентирована на нефть. В то же время какие-то отдельные преимущества альтернативных источников энергии при рассмотрении их в более широком контексте сразу начинают проигрывать традиционной нефти и получаемым из нее нефтепродуктам.

Преимущества нефти и получаемого из нее топлива:

  • высокая энергоемкость;
  • удобство использования;
  • трудновоспроизводимая чистота сгорания в двигателе внутреннего сгорания;
  • возможность относительно быстро пополнить запас топлива в транспортном средстве;
  • отсутствие необходимости в утилизации каких-либо остатков;
  • триллионно-долларовая уже существующая инфраструктура, завязанная на топливо из нефти;
  • субсидии, которые усиливают изначально присущие нефти преимущества.

Вместе с тем, как мы знаем, нефть относится к невозобновляемым источникам энергии. О пике добычи нефти разговоры ведутся уже не одно десятилетие и как бы мы ни были оптимистично настроены, пик когда-нибудь наступит, после чего последует спад добычи. При этом потребление энергии (в том числе нефти) и соответственно спрос на нее будет только расти. Это связано как с увеличением численности населения (к 2030 году нас будет уже 9 млрд. человек), так и с повышением уровня жизни (а это неизменно сопровождается повышением потребления энергии).

В этом свете становится понятно, почему таким странам как, например, США приходится развивать добычу, так скажем, альтернативных видов нефти. Сланцевая нефть, о которой так много говорят, тоже в каком-то смысле относится к альтернативным источникам энергии. И хотя эффективность ее добычи вызывает много вопросов, ее добыча будет расти. А куда деваться, если традиционной нефти не хватает? Добыча нефти из нефтяных песков в Канаде, добыча тяжелой нефти в долине реки Ориноко в Венесуэле, разгорающаяся борьба за ресурсы в Арктике - все это не от хорошей жизни. Мир требует углеводородов. И пока, по большому счету, заменить их нечем.

Альтернативные (возобновляемые) источники энергии нужны и, несомненно, важны. Но представление о том, что они могут полностью заменить собой углеводороды, не соответствует истинному положению вещей. Определенно они будут совершенствоваться и постепенно расширять свою нишу в будущем энергобалансе. Но и без нефти в современном мире никак не обойтись.

 

 

 

 

Читайте также:

Когда наступит пик мировой добычи нефти?

В поисках энергии. Нетрадиционные источники углеводородов

Как инновации меняют нашу жизнь. От лошади к лошадиной силе.

Горючие сланцы и сланцевая нефть. Новая жизнь старых запасов?

The Quest Дэниела Ергина

Сага о нефтяных песках Канады