Будущий энергетический спрос (цена и виды энергетических услуг)

Размещено на http://www.allbest.ru/

БУдУщий ЭНЕРГЕТИЧЕСКИй СПРОС (цена и виды энергетических услуг)

Доктор технических наук В.В. БУШУЕВ

В течение уходящего XX в. человечество израсходовало на свои нужды свыше 500 млрд. т у. т.-- больше, чем за всю предшествующую историю. Причем 95 % всей используемой в этот период энергии выработано за счет ископаемого горючего.

Ясно, что сохранение такого энергорасточительства далее недопустимо. Дело не только в том, что и земные, и доступные космические энергоресурсы при этом быстро истощатся. Гораздо большая опасность кроется в том, что высвобожденная из связанного углеводородного и атомного состояния и превращенная в конечном виде в тепло энергия нарушит температурный баланс окружающей нас среды с возможными необратимыми для всей планеты последствиями.

Разумеется, по большому счету следует признать, что мы пока плохо себе представляем, как складывается этот эколого-энергетический баланс, как формируется его доходная часть, связанная с прошлым и нынешним аккумулированием на Земле солнечной и космической энергии, каковы допустимые уровни техногенного энергетического воздействия на околопланетарную среду по сравнению с естественными природными воздействиями вулканического, биотного, космического происхождения.

Но наше незнание адаптационных возможностей среды тем более заставляет нас действовать, оставляя «про запас» часть экологоэнергетической емкости околоземной сферы.

Во многом этими обстоятельствами вызвана и так называемая «концепция устойчивого развития» человечества, направленная на самоограничение общества в потреблении материальных благ, производство которых связано с большим количеством расходуемой энергии.

Но, по большому счету, эта концепция утопична, ибо человеку не свойственно двигаться вспять, отказываясь от полезных и удобных вещей, создающих ему жизненный комфорт.

Пропаганда же этой концепции из уст представителей индустриально развитых стран просто аморальна, ибо призывает закрепить чудовищное неравенство в имущественном положении представителей стран так называемого «золотого миллиарда», у которых душевое энергопотребление как основа материального благополучия достигает 20 МВт-ч в год, и «третьего мира», где эта величина на 2--3 порядка меньше.

Поэтому говорить о том, что человечество в целом стабилизирует, а уж тем более сократит объем энергопотребления по сравнению с нынешним уровнем 14,0 млрд. т у. т. в год, не приходится. Скорее всего эта величина к 2030 г. возрастет до 18--20 млрд. т у. т. как раз за счет развивающихся стран.

Этот путь опасен не истощением доступных человечеству энергетических ресурсов, о чем часто пишут и экологи, и энергетики, основываясь лишь на существующих технологиях добычи и использования природных ископаемых.

Энергетический потенциал только углеводородного сырья оценивается величиной 55·10¹² МВт·ч (Г. Н. Алексеев «Энергия и энтропия».-- М: Знание, 1978, с. 184) при нынешнем ежегодном расходе 3·10¹⁰ МВт·ч. Энергетический потенциал морских приливов составляет 70·10¹² МВт·ч, а солнечных лучей -- 580·10¹² МВт·ч.

Практически неисчерпаем энергетический потенциал, скрытый в структуре вещества и окружающих нас полей, который может быть реализован в термоядерном, фотонном, гравитационном и иных пока еще экзотических видах энергии. Так что «энергетический голод» человечеству в целом не грозит.

Спрос рождает предложение. Весь вопрос в том, какую цену общество готово платить за свое необходимое и достаточное (в количественном и качественном виде) энергообеспечение, как избежать «энергетического голода» у одних и «энергопереедания» -- у других.

Овладение энергией всегда было способом выживания человечества.

Прометей передал людям огонь, тот стал центром племенного стойбища и семейного очага.

Паровая машина не только приумножила физические возможности человека, но и стимулировала «промышленную революцию». «Моторизация» общества породила огромный спрос на нефтяное горючее. Электрификация так подняла производительность труда и комфортность быта, что энергоемкость (и электроемкость) стала эквивалентом качества жизни.

Энерговооруженность отдельных государств стала признаком их могущества и провоцировала территориальную экспансию, в том числе за овладение новыми природными энергетическими ресурсами. Нефтяная лихорадка в Калифорнии и на Ближнем Востоке, строительство сверхмощных ГЭС в Сибири, нынешнее устремление к ресурсам Каспия, Тюменского Севера и шельфа Ледовитого океана -- все это свидетельства топливно-энергетического «покорения» природы. Мы до сих пор следуем средневековым заветам Данте:

«Пусть не напрасно греет

и светит солнце,

Пусть не напрасно течет вода

и бьют волны о берег,

Надо отнять у них

Бесцельно растрачиваемые

дары природы

И покорить их, связав

по своему желанию.»

Но уже в те далекие времена, переходя из состояния «рабов» в состояние «покорителей» природы, передовые умы понимали, что надо прежде всего использовать возобновляемые источники энергии, «напрасно» расточаемые Солнцем и Морем.

Человечеству придется все же кардинально менять свои представления о роли энергии в обеспечении своих жизненных условий, дабы избежать неизбежного планетарного эколого-энергетического кризиса при сохранении экстенсивного наращивания производства энергоносителей.

В конечном итоге общество интересуют не лошадиные силы моторов и не тонны сжигаемого топлива, даже не калории тепла и не мегаватт-часы электрической энергии, а то, что можно с их помощью получить для улучшения качества жизни.

Необходимо также помнить, что энергия имеет самую разнообразную форму, и ее нельзя сводить к механической работе, теплу, моторному топливу и даже электромагнитному излучению.

Рис. 1 Структура топливно-энергетических ресурсов

Помимо энергии как функции усилителя физической мощи человека сегодня мы все чаще обращаемся к био- и психоэнергии как регулятору индивидуального и коллективного здоровья, к информатике и духовной энергии как средству организации новой цивилизации. Следуя Аристотелю, введшему само понятие «энергия», нужно помнить, что энергия -- это не просто работа, действие, а организующее действие, приводящее к повышению негэнтропийности системы. Но не наоборот, когда энергия горения или движения, преобразуясь в конечном итоге в рассеиваемое тепло, увеличивает энтропию среды. Наша планета, как и любая другая,-- принципиально открытая система, и ее удел -- не "тепловая смерть", а высокоорганизованная (с помощью разумного и эффективного использования различных видов энергии) жизнь.

На рубеже III-го тысячелетия качество жизни все больше определяется не столько энергоемкостью материального производства, сколько эффективностью использования природных энергетических ресурсов космоса, планеты и человека для получения того продукта, тех услуг, той среды, которые соответствуют его новым потребительским интересам.

Примером такой смены ценностных ориентиров является Япония, где потребление энергии на душу населения не превышает 4 МВт·ч в год (ниже США, Европы и даже России), а качество жизни признано одним из наиболее высоких в мире.

Другие промышленно развитые страны также планируют перейти на путь стабилизации душевого энергопотребления, ориентируясь на становление грядущей информационной цивилизации (менее энергоемкой в традиционном измерении энергии).

При этом нельзя сбрасывать со счета стремление их стратегов развивать у себя менее энергоемкое и более наукоемкое производство конечного потребительского продукта, перенеся энергозатратные и экологически более грязные производства первого передела (металлургию, нефте- и угледобычу, химию) в страны «третьего мира». Учитывая, что экологические ресурсы этих стран (в основном, воздух, поддерживаемый лесами) пока еще не исчерпаны, такая политика преподносится как благодеяние, дополняемое частичной оплатой за дополнительную эмиссию промышленных отходов.

Россия в силу ресурсного, промышленного и экологического разнообразия своих регионов относится одновременно и к тем, и к другим странам. Поэтому ее энергетическая политика на XXI в. должна учитывать и тенденцию снижения энергоемкости производства в промышленно развитых районах, их деконцентрацию и необходимость опережающего развития энергетической инфраструктуры в пока еще слабообжитых, но богатых природными ресурсами восточных и северных регионах.

В отличие от мирового перераспределения энергоемких производств, в частности, в страны Азиатско-Тихоокеанского региона, доля которого в общемировом потреблении энергии прогнозируется к 2030 г. в 55--60 %, в России главный приоритет новой политики -- повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Благо, резервов здесь более чем достаточно, ибо сегодня лишь 28 % первичных ТЭР расходуется напрямую и косвенно на нужды населения, еще 32 % -- преимущественно сырьевой экспорт нефти и газа, а 40 % идет на собственные нужды, потери и другие непроизводительные цели, включая энергоснабжение обороны, госаппарата и т. п. (см. рис. 1).

В конечном итоге все расходы оплачивает налогоплательщик, а стоимость добычи первичных ТЭР и производства энергоносителей во всем мире неуклонно растет (составляющая Э на рис. 2), поэтому общество при переходе на рыночные отношения начинает считать свои затраты на энергетику и их эффект для оценки качества жизни.

Да и сама оценка качества жизни все больше смещается от материало- и энергоемких предметов пользования (нагревательных печей, ламп накаливания, энергоемких холодильников) к гораздо более энергоэкономичным бытовым приборам (микроволновым печам, газоразрядным осветительным установкам, батарейной радио-, телеаппаратуре и т. п.).

Достаточно сказать, что при близком по размеру электродушевом потреблении в быту в российских квартирах до недавнего времени использовалось 23--25 видов электробытовых приборов, а в Японии -- около 100.

Расход бензина на отечественных автомобилях -- не менее 10 л на 100 км, а в Европе -- в два раза меньше.

Рис. 2 Издержки (Э,) и цена (Э_ц ) на энергоносители

Если говорить о потребительской стоимости энергетических услуг, то их цена во всем мире имеет явно выраженную тенденцию не к росту, а к стабилизации (Э_ц на рис. 2).

У общества появляются новые потребности, в частности, телекоммуникационные, информационно-познавательные, эколого-медицинские и т. п.

И доля семейного, государственного бюджета перераспределяется в пользу этих статей расхода за счет сокращения затрат на промышленные энергоемкие товары и энергетические услуги.

Показательна величина «доходности энергоснабжения»

энергетический стоимость ресурс производство

Э=Э_ц --Э

с как разности между общественной ценой и издержками на производство энергоносителей.

Если в средние века эти издержки были внеэкономической категорией, неоцениваемыми расходами на физическое выживание людей, то с появлением «счета» общество стало сравнивать расходы и доходы.

До 1900 г. общество еще привыкало к энергетическим благам, платя за это в массе своей умеренную цену, хотя суммарные издержки на энергоснабжение уже были достаточно значимы (освоение гидро- и ветроресурсов, добыча угля, плавка металла, заготовка дров), но они списывались на другие статьи (мукомольное дело, горная металлургия, армия и т. п.). В XX в. начался энергетический бум (автотранспорт, электрификация промышленности и быта, энергорасточительные войны, особенно вторая мировая и третья «холодная», а также битвы на Ближнем Востоке за передел территорий и природных энергоресурсов). И в этой энергетической борьбе была нужна победа -- «мы за ценой не постоим».

Но в XXI в. эта «цена» растет слишком быстро, и приходится соизмерять «аппетиты» и возможности общества с учетом его новых интересов.

Рассмотрим более подробно (рис. 2) тенденции изменения суммарных энергетических издержек Э, выделяя в них прямые затраты Э₁, на добычу ТЭР; косвенные затраты Э₂, связанные с созданием нового оборудования для освоения шельфовых и иных «тяжелых» месторождений и переработки природных ресурсов с учетом экологических требований в конечный энергопотребительский продукт; затраты Э₃ на освоение новых возобновляемых и нетрадиционных видов энергии, а также рентную составляющую Э₄ как плату за использование природных ресурсов, включая сюда и плату за выбросы и отходы при производстве энергоносителей

Э=Э₁+Э₂+Э₃+Э₄+ …

Во всех этих затратах есть доля физических (экстенсивных) затрат, интеллектуальных издержек и экологической платы за освоение (присвоение) невозобновляемых ресурсов.

Прямые затраты Э₁ объективно растут несколько быстрее, чем общий индекс цен, за счет сокращения удельного дебита действующих скважин и освоения новых природных месторождений в малообжитых труднодоступных районах, в частности, вблизи Ледовитого океана. Например, стоимость добычи одной тонны нефти в России (Советском Союзе) за последние 10 лет возросла в 2,3 раза в сопоставимых ценах как за счет технологических издержек, так и за счет доли налогов, идущей на создание социальной инфраструктуры в районах новой добычи.

Потребитель в общественной стоимости энергоносителей готов частично учитывать эти растущие затраты, однако считает, что со временем они должны стабилизироваться за счет использования новой, более производительной техники,

К сожалению, эффект новых технологий не оказывает существенного влияния на снижение издержек добычи энергоресурсов, так как их создание и освоение само требует дорогостоящих и материальных, и интеллектуальных затрат. Величину Э₂ в лучшем случае можно считать невозрастающей, ибо научно-технический прогресс не уменьшает, а едва компенсирует дополнительные затраты на создание нового оборудования и технологий для освоения новых месторождений традиционного углеводородного сырья.

Величина Э₃ в начальной стадии развития сферы энергетических услуг была доминирующей. Затем по мере освоения углеводородного энергетического топлива почти сошла на нет в силу массового увлечения крупномасштабными угольными и нефтяными энергетическими комплексами. Однако начиная с середины XX в. затраты на нетрадиционную энергетику вновь возрастают -- вначале на активное развитие атомной энергетики, а с 2000 г.-- на освоение возобновляемых видов энергии (Солнца, ветра, биомассы, воды и т. п.). И хотя затраты на 1 кВт·ч, полученный на этих энергоустановках, еще долго (лет 15--20) будут выше, чем при сжигании газа и даже угля, этот рост издержек приемлем, ибо обществу все-таки небезразлично, будет ли оно получать энергию в результате использования топливного цикла с неизбежным сжиганием кислорода планеты и выбросами окислов азота и углерода с опасностью чрезмерного потепления среды, или энергетические услуги будут соответствовать тем природным процессам, которые имели и будут иметь место при прямом использовании Солнца, ветра и воды.

Наконец, рентная составляющая Э₄ косвенно отражает не сами издержки добычи ТЭР, а отношение общества к расходованию природного потенциала. По сути дела именно этот фактор является регулятором снижения спроса на энергоносители и стимулятором рачительного использования природных богатств и развития возобновляемой энергетики.

Из-за этой рентной составляющей Э₄ «доходность энергоснабжения Э» и становится отрицательной величиной, потому что общество, с одной стороны, устанавливает эту дополнительную плату -- налог за ресурсы, увеличивая тем самым издержки Э; а с другой стороны, не хочет платить за эти расходы, понуждая энергоснабжающие компании искать выход, дабы не стать убыточным производством.

Этот выход -- в повышении эффективности не только производства, но и, главным образом, использования энергии. Приблизительно рентная составляющая совпадает с величиной эффекта, достигаемого за счет более рационального использования природных ТЭР.

Развивающиеся страны не вводят рентную плату, стимулируя энергокомпании к прибыльному развитию энергетики, а индустриально развитые страны за счет этого налога, дестимулируют рост энергопотребления в пользу энергосбережения и экологии.

Однако дело не просто в экономии энергии. Новая энергетическая парадигма учитывает не только количественный баланс энергопроизводства и энергопотребления, но и качественное соответствие между потребными энергетическими услугами и видом используемых энергоносителей.

Выделим пять условных групп необходимых энергетических услуг:

энергетический комфорт (освещение, тепло, бытовые приборы, кондиционирование и т. п.);

усиление физических возможностей (электроинструмент, станки, прессы и др.);

энерготехнология (плавка металла, энергохимия);

4) энергетика коммуникаций (транспорт, связь);

5) биоэнергетика.

Каждая услуга требует своего вида энергоносителя, наиболее адекватно и экономично выполняющего требуемую функцию.

Нынешний путь -- когда производство нацелено на получение электрической энергии как наиболее универсального вида энергии, который затем трансформируется в тепло, свет, механический усилитель мощности -- явно расточителен.

Например, электрические лампы накаливания, дающие больше тепла, чем света,-- это анахронизм, и в будущем они должны быть заменены более экономичными люминесцентными или химическими осветителями.

Создание благоприятного для человека бытового и производственного климата должно осуществляться не за счет искусственного озонирования воздуха, вентиляции и тому подобных электромеханических устройств, а за счет создания естественных природных аккумуляторов всего спектра солнечного света и насыщенных ароматизаторов природного происхождения.

Токарная обработка металлов, одна из самых неэкономичных технологий, использующих электрическую энергию, должна быть заменена технологиями штамповочного выдавливания нужных профилей, осуществляемыми с помощью гидравлики, взрыва и других импульсных менее энергоемких процессов.

Электрифицированный транспорт как более экологически чистый должен получать развитие в городах, но вне их более экономично применять газ как моторное топливо.

Радио- и телекоммуникации все более переходят на автономное питание от электрохимических батарей, что резко повышает мобильность связи и снижает энергозатраты.

Массовое увлечение всякими медицинскими электроустановками (СВЧ, электромассаж, импульсные токи) -- это нездоровое увлечение стимуляторами, мало общего имеющего с действительными биоэнергетическими регуляторами энергосистемы человека, где циркулируют токи совсем иной природы.

Из этих и многих других примеров можно сделать один общий вывод -- не следует повсеместно ориентироваться на один универсальный вид -- электрическую энергию, трансформируя ее затем в более «простые» виды, которые могут быть получены непосредственно механическим, химическим путем или извлечены из традиционных (солнечных, биологических) энергозапасов планеты.

Именно на этом пути соответствия необходимой энергетической услуги и используемого вида энергии может быть получена не просто экономия, а более полное и эффективное использование того энергетического потенциала, которым обладает наша планета.

Тогда и затраты на энергообеспечение станут приемлемыми для общества, снизится нагрузка на бюджет каждой семьи и каждого государства.

Тогда энергетика станет не всепожирающим монстром для общества и окружающей среды, а естественным средством организации нашей жизни на принципах гармонии материальных и экологических требований всего человечества, а не только его избранной части.

Размещено на Allbest.ru