ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ ЗЕМЛИ ОСНОВЫ ЭНЕРГЕТИКИ Лекция 2 ОПРЕДЕЛЕНИЯ • Энергетическими ресурсами являются материальные объекты (или физические процессы в природе), в которых сосредоточена возможная для практического использования энергия. • Первичная энергия – это энергия, непосредственно извлекаемая в природе (энергия топлива, воды, ветра, солнца…). • Вторичная энергия – это энергия, полученная человеком после преобразования первичной на специальных установках. ВИДЫ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ УГОЛЬ • Уголь – вид ископаемого топлива, образовавшегося из частей древних растений под землей без доступа кислорода. • Его образование началось в древних торфяных болотах более 400 млн. лет назад. Возраст самых древних углей оценивается в 300-400 млн. лет. • ВИДЫ УГЛЯ • Торф – 60…65% C • Бурый уголь – 65…70% С • Битуминозный уголь70…75% С • Каменный уголь–75…85%С • Антрацит – 90…95% С Теплота сгорания углей: от 20 МДж/кг до 35 МДж/кг ЗАПАСЫ УГЛЯ Общие доказанные запасы – около 910 млрд. тонн Добыча угля осуществляется из карьеров (при глубине залегания от 60 до 500 м) или в шахтах При большой глубине залегания добыча осуществляется в шахтах Такой способ значительно дороже открытого и опаснее. Самые глубокие шахты в ЮАР – до 4500 м, температура в них достигает 60 градусов). В России глубина шахт до 1200 м, в Украине до 1500 м. Угольные бассейны России: Кузнецкий, КанскоАчинский, Иркутский, Якутский, Печорский. Подмосковный (практически закрыт) В Сибири 80%, на Дальнем Востоке 10%, в Европейской части 10%. ТРУДНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УГЛЯ • Стоимость угля как топлива ниже мазута и близка к природному газу. • Основная трудность – большие выбросы, газообразные и твердые (зола). Зольность российских углей от 5 до 35%. • Большое значение имеет содержание в угле серы и азота. • Торф, как топливо, использовался в начале XX века. Сейчас – местное топливо и удобрение. НЕФТЬ • Нефть – природная маслянистая горючая жидкость, состоящая из сложной смеси углеводордов и других органических соединений (до 1000 веществ). • Образовалась из остатков живых организмов на дне водных бассейнов в течение 50-350 млн.лет. ЗАПАСЫ НЕФТИ • Мировые геологические запасы нефти оцениваются в 200-300 млрд. тонн (значительно меньше запасов угля). До 350 млрд. т можно извлечь из битуминозных песков. • Разведка запасов – бурение. • 1970 г.–67 млрд.т, 2002 г.–около 160 млрд. т Вот она – нефть… РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАПАСОВ • Самые крупные запасы – страны Ближнего и Среднего Востока. Здесь более 60% доказанных мировых запасов. Саудовская Аравия-1 место, 1/3 запасов всего региона. • Далее США и Россия. Россия (2009 г.-10 млрд. т), столько во всей Северной Америке и в 3 раза меньше, чем в КСА. • Во второй половине XX века добавились Венесуэла, Мексика, Ливия, Нигерия, Норвегия, Алжир и др. Добыча нефти осуществляется бурением и последующей откачкой из скважин. Во второй половине XX века появилось и активно развивается добыча нефти с морских платформ. Первая добыча нефти из буровой скважины произошла в 1848 году вблизи Баку. Сегодня нефть добывают 115 стран, однако действительно значимые объемы только17. Суточные объемы добычи (2009 г.), бар/сут: Россия- 9,9 млн. КСА- 9,3 млн. США-9 млн. Иран и Китай-по 4 млн. Остальные-3 млн. и меньше. 1 баррель = 160 литров АВАРИИ ПРИ ДОБЫЧЕ НЕФТИ • Пожары на буровых, неконтролируемые выбросы нефти, разливы при добыче и транспортировке. Самый крупный неконтролируемый фонтан нефти был на месторождении Эльбурс (Иран), 26.08.1956. Высота 52 м, давление 60 атм. Ежедневно выливалось 120 тыс. бар., 90 дней на ликвидацию аварии. Авария в Мексиканском заливе. лето 2010 г. Прямые убытки BP $4млрд. ПРИРОДНЫЙ ГАЗ • Последняя треть XX века отмечена интенсивным использованием природного газа. • Природный газ на 50-90% состоит из метана и при нормальных условиях (20 град, 0,1МПа) находится в газообразном состоянии. • Другие компоненты (этан, пропан, бутан) при таких условиях – в жидком состоянии. ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА ПРИРОДНОГО ГАЗА • 1950 г.- весь объем добычи в США (> 90%). • 1970-2000 г.г.- разведанные мировые запасы газа выросли в 3,2 раза. • В России - в 8 раз, в т.ч. в Западной Сибири – в 60 раз! • По разведанным запасам Россия имеет более 36% от мировых (47 трлн. куб.м). • Иран-23, весь ближний Восток-35. МИРОВОЙ РЫНОК ПРИРОДНОГО ГАЗА (2000 г.) Экспортеры (млрд.куб.м): • Россия-130; • Алжир-50; • Индонезия-35. Проблема России – качество переработки природного газа. Импортеры (млрд.куб.м): • США-87; • ФРГ-71; • Япония-66. ЯДЕРНОЕ ГОРЮЧЕЕ Минерально-сырьевая база для производства электроэнергии: • U235 (добывается из природного урана). • Pu 238 (в природе нет). В природном уране U235 менее 1%, остальное U238. ДОБЫЧА ЯДЕРНОГО ГОРЮЧЕГО Уран добывают из урановых руд. Более 70% урана добывается из руд с его содержанием 0,3%-0,1%. Классификация МАГАТЭ (по стоимости): • I группа – менее 40$ за кг; • II группа – 40-80$ за кг; • III группа – 80-130$ за кг. ЗАПАСЫ УРАНА МЕСТОРОЖДЕНИЯ УРАНА По российской классификации руды с содержанием урана >0,3% - богатые; >1% - сверхбогатые. Такое месторождение в мире только одно – Атабаска (Канада), оно содержит 11% мировых запасов. Способы добычи урана: • В шахтах (ЮАР, Нигер) – 43%; • В карьерах (Австралия, Намибия) – 28%; • Подземное выщелачивание (Канада, США, Россия, Казахстан) – 15%. ПРОИЗВОДСТВО УРАНА ЭНЕРГОЕМКОСТЬ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ ПРОИЗВОДСТВО ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ТОПЛИВ В РОССИИ ГИДРОРЕСУРСЫ • Гидравлическая энергия (энергия рек) – это возобновляемый источник энергии. • Для оценки гидропотенциала используют его теоретическую, техническую и экономическую величины. • Теоретический гидропотенциал рассчитывают по суммарному стоку рек мира, региона, страны. ГИДРОПОТЕНЦИАЛ КОНТИНЕТОВ ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ РОССИИ Гидроэнергопотенциал России оценивается величинами 2800 млрд.кВт.ч (6%), 1700 млрд.кВт.ч (12%), 852 млрд.кВт.ч (10,5%). 80% - реки Сибири и Дальнего Востока. Использование по странам (доля ГЭС в выработке ЭЭ): • Россия – 22% (5-ое место по производству ЭЭ на ГЭС); • Канада – 65%; • США – 9%; • Норвегия, Парагвай – 99%; • Китай – 17%. По годовому стоку рек уступаем только Бразилии!