Главную роль в обеспечении энергией принадлежит природным энергоносителям. К природным энергоносителям относятся нефть, природный газ, каменные угли и бурые угли, сланцы и природные битумы, а также сырье ядерной энергетики – уран. Все это – не возобновляемые источники энергии. К возобновляемым энергоресурсам относятся солнечное излучение, энергия ветра, падающей воды, морских приливов и отливов, а также биоресурсы.
Совокупность отраслей промышленности, занятых добычей, транспортировкой и переработкой различных видов горючих ископаемых, а также выработкой, преобразованием и распределением различных видов энергии (тепловой, электрической и др.), называют топливно-энергетическим комплексом (ТЭК). ТЭК включает топливную (нефтяную, газовую и угольную), нефтеперерабатывающую, нефтехимическую и энергетическую (тепло-, гидро- и атомную) промышленности.
ТЭК является основой современной мировой экономики. Уровень развития ТЭК отражает социальный и научно-технический прогресс в стране. Действительно, трудно представить жизнь человека без топлива, энергии, света, тепла, связи, радио, телевидения, транспорта и бытовой техники и т.д. Без энергии невозможно развитие кибернетики, средств автоматизации, вычислительной и космической техники. Естественно, поэтому потребление энергии и соответственно энергоресурсов непрерывно возрастало и особенно бурно в XX в [1].
Около 90 % извлекаемых запасов органических горючих ископаемых мира составляют твердые горючие ископаемые – каменные и бурые угли, антрацит, сланцы, битумы, торф и др. Роль и значение их по сравнению с жидкими и газообразными горючими были преобладающими до середины нынешнего столетия и остаются весьма значительными в мировой экономике. Основная доля твердых горючих ископаемых продолжает использоваться как энергетическое топливо. Наиболее массовый продукт химической переработки угля – кокс – является основой черной и цветной металлургии. А из жидкой части – смолы – получают большой ассортимент ценных коксохимических продуктов: красители, лаки, удобрения, взрывчатые вещества, лекарства, пропитывающие и связующие пеки и углеродные электродные и графитовые изделия и др. [1].
Роль основных энергоносителей принадлежит нефти и газу. Нефть и газ – это уникальные и исключительно полезные ископаемые. Продукты их переработки применяют практически во всех отраслях промышленности, на всех видах транспорта, в военном и гражданском строительстве, сельском хозяйстве, энергетике, в быту и т.д. Из нефти и газа вырабатывают в больших количествах разнообразные химические материалы, такие, как пластмассы, синтетические волокна, каучуки, лаки, краски, моющие средства, минеральные удобрения и многое другое. Нефть и газ определяют не только экономику и технический потенциал, но часто и политику государства [2].
Однако необходимо отметить, что использование полезных ископаемых в энергетических целях оказывает негативное воздействие на природу:
- механическое загрязнение воздуха, воды и земли твердыми частицами (пыль, зола);
- химическое, радиоактивное, ионизационное, тепловое, электромагнитное, шумовое и другие виды загрязнений;
- расход больших количеств воды, земли и кислорода воздуха;
- глобальный парниковый эффект, постепенное повышение средней температуры биосферы Земли и опасность катастрофы на планете.
На рисунках 1 и 2 показано изменение мирового энергетического баланса на период 1970-2040 гг. [3].
Рисунок 1 – Изменение мирового потребления первичной энергии по топливам
Рисунок 2 – Изменение доли первичных источников энергии в мировом потреблении
Анализируя диаграммы и прогноз компании Shell до 2050 года [4], можно отметить, что доля угля в мировом энергетическом балансе будет постепенно снижаться, а востребованность в природном газе будет только возрастать. Также значительно вырастет доля возобновляемых источников энергии. Доля нефти будет незначительно сокращаться и к 2040 году может упасть до 27%, хотя доля нефти в мировом энергетическом балансе останется наибольшей. Стоит отметить тенденцию на увеличение спроса на энергию, так в 1970 году суммарное потребление энергии составляло 4876 млн т.н.э. (тонна нефтяного эквивалента), а в 2020 году уже 14304 млн т.н.э. и со временем он будет только увеличиваться. В целом большую часть спроса на энергию в будущем, также, как и в прошлом будут удовлетворять полезные ископаемые.
Ниже в таблицах 1-6 приведены последние статистические данные от компании British Petroleum по извлекаемым мировым запасам и объемам добычи нефти и угля, и последние статистические данные ОПЕК по извлекаемым мировым запасам и объемам добычи газа.
Таблица 1–Доказанные запасы нефти в странах, обладающих наибольшими запасами [5]
Таблица 2 – Уровень добычи нефти основными нефтедобывающими странами мира в 2018 году [5]
Таблица 3 –Доказанные запасы газа в странах, обладающих наибольшими запасами [6]
Таблица 4 –Уровень добычи газа основными газодобывающими странами мира в 2018 году [6]
Таблица 5 –Мировые запасы угля [5]
Таблица 6 – Уровень добычи угля в мире в 2018 году [5]
Наибольшие запасы нефти в мире принадлежат странам ОПЕК, а также Канаде и России.
Лидерами по запасам нефти является Ближний Восток. На долю ближневосточных стран приходится 48,3% мировых запасов нефти. Достаточно большие запасы нефти имеются в некоторых африканских странах, таких как Ливия, Нигерия, Алжир и Ангола. На американском континенте, кроме Венесуэлы и Канады, большими нефтяными запасами обладают США, Бразилия, Мексика и Эквадор. В Азиатско-Тихоокеанском регионе наибольшие запасы нефти принадлежат Китаю, гораздо меньшими запасами владеют Индонезия, Индия, Малайзия, Вьетнам и Австралия (суммарно 2,4 млрд т или 19,1 млрд баррелей). Скудными запасами обладают страны Европы, лидером по запасам в которой является Норвегия (1,1 млрд т или 8,6 млрд баррелей). Россия по извлекаемым запасам нефти располагается на шестом месте.
В странах СНГ, кроме России, ресурсы нефти имеются у Казахстана (3,9 млрд т или 30 млрд баррелей) и Азербайджана (1 млрд т или 7 млрд баррелей).
Главными нефтедобывающими странами в мире являются США, Саудовская Аравия и Россия.
По ресурсам газа, с большим отрывом от других стран мира, лидируют Россия (50,508 трлн м3), Иран (32,899 трлн м3) и Катар (23,846 трлн м3).
Из ближневосточных стран кроме Ирана и Катара крупными ресурсами газа обладают Саудовская Аравия, ОАЭ и Кувейт. На американском континенте достаточно крупными запасами газа владеют США, Канада, и Венесуэла. Среди африканских стран достаточно большие запасы газа находятся в Алжире, Египте, Нигерии, и Ливии (1,505 трлн м3).
В Азиатско-Тихоокеанском регионе ресурсами газа располагают Индонезия, Австралия, Китай, Малайзия и Индия. В странах СНГ газовые месторождения, помимо России и Туркменистана, имеются в Азербайджане (1,269 трлн м3), Узбекистане (1,542 трлн м3) и Казахстане (1,885 трлн м3).
По объемам добычи газа в мире в настоящее время со значительным отрывом от других газодобывающих стран лидируют США (863,415 млн м3) и Россия (690,349 млн м3). Большими объемами природный газ добывается в Иране, Канаде, Китае, Катаре, Австралии, Норвегии и Саудовской Аравии.
Мировые промышленно-извлекаемыми запасами углей оценивается в 1054,782 млрд т, большей частью которых обладают США, Россия, Австралия, Китай и Индия. Крупными ресурсами углей также обладают Германия, Украина, Казахстан, Польша и Индонезия.
С большим отрывом от других стран по добыче угля лидирует Китай (46,7% от мировой добычи). Другими странами, добывающими уголь в больших количествах, являются США, Индонезия, Индия и Австралия. Также в больших количествах уголь добывается в России и ЮАР.
В последние годы в США активно осваиваются месторождения сланцевой нефти и газа. Согласно данным Управления по Энергетической Информации США, в этой стране в 2018 году добывалось 6,5 млн баррелей (или 886,6 тысяч т) сланцевой нефти в день. В данной статье под термином сланцевая нефть и сланцевый газ мы понимаем легкие нефти и газы низкопроницаемых пород. В таблицах 7 и 8 приведены данные по технически извлекаемым запасам сланцевой нефти и сланцевого газа согласно информации приведенной на сайте Управления по Энергетической Информации США [7].
Таблица 7 – Извлекаемые запасы сланцевой нефти в странах, обладающих наибольшими запасами
Таблица 8 –Извлекаемые запасы сланцевого газа в странах, обладающих наибольшими запасами
В течение долгих лет высокий уровень добычи нефти и ее экспорт обеспечивал рост экономики страны. Однако добыча нефти не может способствовать эффективному развитию экономики. Более развитые страны отдают предпочтение переработке нефтей, поскольку продажа высококачественных топлив приносит больше прибыли чем продажа сырой нефти. В настоящее время Россия отстает по глубине переработки нефти от западных стран. Так, глубина переработки нефти в США составляет около 97%, а в западной Европе – 95%, в то время как в России фактическая глубина переработки составляет около 79% [9]. Низкая глубина переработки связана с недостатком современных процессов глубокой переработки нефти.
Как видно из таблиц 7 и 8, запасы сланцевой нефти и газа в мире значительные. Наиболее крупными ресурсами сланцевой нефти обладают Россия и США. Сообщается об обнаружении в Бахрейне как минимум 80 млрд баррелей сланцевой нефти [8]. Наибольшими запасами сланцевого газа обладает Китай, которому немного уступают Аргентина и Алжир. Запасы технически извлекаемого сланцевого газа немного больше разведанных запасов природного газа. Технология добычи сланцевой нефти и газа гораздо сложнее, чем для нефти и газа и представляет собой совмещенную технологию горизонтальных скважин и гидроразрыва пласта закачиванием в скважины под большим давлением воды с добавлением химикатов, а также песка. Стоит также отметить, что помимо извлекаемых запасов сланцевых газов и нефтей имеются гораздо больше сланцевых газов и нефтей, которые в настоящее время невозможно добыть с использованием существующих технологий.
Помимо запасов традиционных и сланцевых нефтей на планете имеются в больших количествах залежи тяжелых и битуминозных нефтей. Считается, что запасы так называемых нетрадиционных нефтей значительно превосходят запасы традиционных нефтей и составляют около 70% запасов всех углеводородов [10]. Поэтому при постепенном истощении запасов легких и средних нефтей, внимание перейдет к нетрадиционным нефтям.
В России по некоторым данным имеется 6,2 млрд т высоковязких нефтей [11], однако скорее всего их запасов гораздо больше. Также имеются большие запасы битуминозных песков (около 33 млрд т или 245 млрд баррелей), большая часть которых пока недоступна для добычи. Большие запасы природных битумов, пока что технически не извлекаемых, имеются в алмазоносном и золотоносном Лено-Анабарском междуречье (около 28,5 млрд т или 212 млрд баррелей) [12].
Еще одним потенциальным углеводородным ресурсом являются горючие сланцы. Нефть из горючих сланцев получают путем термического воздействия на органическую часть горючих сланцев – кероген. Запасы горючих сланцев в стране эквивалентны 39,4 млрд т (или 248 млрд баррелей) нефти, а мировые запасы нефти, которые можно извлечь из горючих сланцев оцениваются в 430 млрд т [12].
Такие нефти отличаются повышенной плотностью, вязкостью, коксуемостью, повышенным содержанием смолисто-асфальтеновых соединений и гетеросоединений, в частности сернистых соединений. Сложность залегания такого сырья, а также сложный состав требуют создания новых технологий их добычи и транспортировки. Переработка такого сырья требует модернизации существующих нефтеперерабатывающих заводов и оснащение их современными процессами, позволяющими эффективно перерабатывать такое тяжелое сырье с получением топлив высокого качества. Некоторые страны, например, Канада уже на протяжении 20 лет эффективно перерабатывают битуминозные пески [13], а доля битуминозных песков в добыче Канады к 2030 году будет составлять 75% [14].
Таким образом, как минимум ближайшие несколько десятилетий, нефть и газ будут оставаться основными энергоносителями в мире. Россия имеет большие запасы нефти и газа, а также нетрадиционных нефтей, таких как тяжелые нефти, битумы и сланцевые нефти, которые позволяют обеспечить стране энергетическую безопасность и хорошую экономику. Для полной реализации нефтегазового потенциала страны необходимо совершенствовать процессы нефтепереработки. Создание новых и модернизация существующих нефтеперерабатывающих мощностей, сделает устойчивой нефтяную промышленность к ухудшающемуся по составу и свойствам углеводородному сырью. Внедрение современных нефтеперерабатывающих процессов позволит получать моторные топлива и смазочные масла высокого качества, которые принесут экономике гораздо больше пользы, чем добыча и экспорт углеводородного сырья.
Список использованных источников:
1. Ахметов, С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Учебное пособие для вузов / С.А. Ахметов. – СПб.: Недра, 2013. – 544 с.
2. Ахметов, С.А. Технология, экономика и автоматизация процессов переработки нефти и газа: Учеб. Пособие / С.А. Ахметов, М.Х. Ишмияров, А.П. Веревкин, Е.С. Докучаев, Ю.М. Малышев; Под ред. С.А. Ахметова. – М.: Химия, 2005. – 736 с.
3. BP Energy Outlook: 2019 edition [Электронный ресурс]: – URL: https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/energy-ou... (Дата обращения: 26.02.2020).
4. Shell energy scenarios to 2050. – 2008. – 52 p. [Электронный ресурс]: – URL: https://www.shell.com/energy-and-innovation/the-energy-future/scenarios/new-lenses-on-the-future/ear... (Дата обращения: 23.02.2020).
5. BP Statistical Review of World Energy 2019. 68th edition – 62 p. [Электронный ресурс]: – URL: https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistic... (Дата обращения: 22.02.2020).
6. OPEC Annual Statistical Bulletin 2019. 54th edition – 132 p. [Электронный ресурс]: – URL: https://asb.opec.org (Дата обращения: 22.02.2020).
7. Technically Recoverable Shale Oil and Shale Gas Resources. Independent Statistics & Analysis U.S. Energy Information Administration [Электронный ресурс]: – URL: https://www.eia.gov/analysis/studies/worldshalegas/ (Дата обращения: 22.02.2020).
8. Bahrain is betting on 80 billion barrels of oil to help clear its budget deficit, 8 may 2018 [Электронный ресурс]: – URL: https://www.cnbc.com/2018/05/08/bahrain-discovery-of-80-billion-barrels-of-oil.html (Дата обращения: 26.02.2020).
9. Рябов, В.А. О кризисных проблемах в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности // В.А. Рябов / Нефть и Газ Сибири. – №1 (34). – 2019. – С. 38-41.
10. Dong, X., Liu, H., Chen, Z., Wu, K., Lu, N., & Zhang, Q. Enhanced oil recovery techniques for heavy oil and oilsands reservoirs after steam injection // Applied Energy. – 2019. – 239. – pp. 1190-1211.
11. Башкирцева, Н.Ю. Высоковязкие нефти и природные нефти / Н.Ю. Башкирцева // Вестник Казанского технологического университета. – 2014. – №19. – Т. 17. – С. 296-299.
12. Кадиев, Х.М. «Гидроконверсия углеродсодержащего органического сырья в присутствии наноразмерных катализаторов на основе дисульфида молибдена»: диссертация ... доктора химических наук: 02.00.13 / Кадиев Хусаин Магамедович; [Место защиты: ФГБУН Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук], 2018. – 448 с.
13. Курочкин, А.К. Синтетическая нефть. Безостаточная технология переработки тяжелых российских нефтей на промыслах / А.К. Курочкин, С.Л. Топтыгин // Сфера нефтегаз. – 2010. – №1. – С. 92-105.
14. Mamdouh, G. Salameh The Potential of Unconventional Oil Resources: Between Expediency & Reality // International Association for Energy Economics. IAEE Energy forum. Fourth quarter 2012. – Vol. 21. – pp. 17-20.
