Наука в Сибири

«Наука в Сибири»
№ 7 (2493)
18 февраля 2005 г.
ЧТО ГОВОРЯТ И ПИШУТ О РОССИЙСКОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ

Настоящий обзор приурочен к предстоящей 24 февраля 2005 г. научной сессии Президиума СО РАН по вопросам развития российской энергетики. Он не претендует на полноту, сбалансированность и безошибочность сведений о проблеме, а является лишь ее отражением в прессе за последние месяцы (а иногда — ранее). Частично использованы журнальные статьи: ак. А. Шейндлина «Размышления о некоторых проблемах энергетики» («Наука и жизнь» № 8, 2004 [1]) и чл.-к. РАН А. Макарова и ак. В. Фортова «Тенденции развития мировой энергетики и энергетическая стратегия России» («Вестник РАН» № 3, 2004 [2]).

Наталья Притвиц

Источники органического топлива

На днях на пленарном заседании Госдумы министр природных ресурсов Ю. Трутнев нарисовал не слишком радужную картину готовности российских недр к освоению. «Сегодня мы добываем полезные ископаемые значительно больше, чем находим и разведываем новые запасы. Выработанность запасов основных нефтегазовых провинций составляет: на Северном Кавказе 70-80%, в регионах Урала и Поволжья 50-70%, а в Западной Сибири — свыше 45%» (ПГ 12.02).
Собственно, об этом уже не первый год бьют во все колокола ученые-геологи СО РАН. Вот только несколько цитат из выступлений академика А. Конторовича: «Устойчивый рост добычи нефти и газа в России в 2000-2004 году порождает иллюзию, что реализация «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» является задачей реальной. Однако на деле есть все основания утверждать, что в ближайшее время нефтегазовый комплекс страны ожидает серьезнейший кризис (РБГ 13.04).
«Главная беда нефтяной отрасли в том, что потеряно десятилетие, в течение которого объемы геолого-разведочных работ резко упали» (РГ 4.08).
«Наши компании искусственно снижают себестоимость добычи за счет сокращения затрат на геологоразведку. То есть по существу мы проедаем — об этом говорил и президент В. Путин — наработанное в прежние десятилетия. Но сколько веревочке ни виться, конец виден. По нашим оценкам, к 2010-2013 годам ресурс советских запасов будет исчерпан» (ЧС 1.09).
Ученые СО РАН активно работают по проблемам формирования и развития нефтегазового комплекса Сибири и Дальнего Востока как важнейшей части Энергетической стратегии России до 2020 г. В докладе академика А. Конторовича с соавторами на Байкальском экономическом форуме сказано: «Предполагается, что основой формирования новых крупных центров нефтяной и газовой промышленности на востоке страны, обеспечения внутренних потребностей этих регионов и организации долгосрочных поставок нефти в АТР будут месторождения Сибирской платформы — Восточная Сибирь и Республика Саха (Якутия). На базе месторождений шельфа острова Сахалин будет сформирована еще одна крупная система нефтегазообеспечения, преимущественно экспортной ориентации» (НВС № 41).
Разновидность углеводородов — газогидраты — были открыты геологами СО РАН. Сейчас их пристально изучают наши химики. Академик Ф. Кузнецов: «В природе это соединение находится в твердом виде. Поэтому, для того, чтобы его добыть, необходимы новые технологии. Кстати, так как их разработкой было поручено заняться нашим ученым, Институт неорганической химии СО РАН стал известен во всем мире. Несколько лет назад был организован совместный центр по исследованиям газогидрата в Индии. Видимо, эта страна станет первым „полигоном“ по добыче этого вещества» (АиФ № 21).
Одна из причин задержки с освоением давно открытых газовых месторождений в Восточной Сибири — большое содержание в тамошнем природном газе ценного компонента — гелия. В СО РАН ведутся работы по созданию нового, некриогенного извлечения гелия (криогенный чересчур дорог) — этим занимаются совместно Институт теоретической и прикладной механики и Институт химии и химической технологии, а апробироваться новая технология будет совместно с Институтом геологии нефти и промышленными компаниями (НВС № 20).
А. Макаров и В. Фортов [2] обращают внимание на опасно высокий рост потребления нашей энергетикой природного газа — его доля выросла с 36% в 1985 г. до 50% в 2000 г. «При этом наиболее квалифицированные потребители — население и бытовые службы, химическое производство и нужды промышленности, где экологические и технологические преимущества газа наибольшие, — расходуют лишь четверть потребляемого в стране газа, а до 40% его сжигается на электростанциях и еще около 20% — в центральных котельных».
Уголь, запасы которого у нас в стране исключительно велики, должен быть, как отмечает и академик А. Шейндлин [1], основным видом органического топлива для крупной энергетики. Однако не имеющий аналогов в мире перекос цен на взаимозаменяемые энергоносители — газ, уголь и мазут — ориентирует потребителей именно на природный газ. По его мнению, в последние 10-20 лет практически полностью прекращены фундаментальные исследования и технологические разработки по эффективному использованию угля, переработки его для получения синтетического жидкого и газообразного топлива, решения сопутствующих экологических проблем.
О роли науки в решении угольных проблем не раз говорил чл.-к. РАН Г. Грицко (ЧС 25.08, НВС № 33). Сейчас предпринимаются усилия по консолидации исследований СО, УрО и ДВО РАН в области угледобычи, углепереработки и безопасности.

Водородная энергетика

Термин «водородная энергетика» предполагает широкое использование водорода в энергетических системах и во многих других секторах экономики ближайшего будущего. Начинают уже говорить о конце эры углеводородной энергетики и наступлении водородной эры — во всяком случае, СМИ пишут об этом все чаще. Основным устройством для использования водорода будут топливные элементы, в которых происходит процесс, обратный электролизу. В январе 2004 г. академик В. Накоряков и зам. генерального директора РАО «Норильский никель» Ж. Розенберг выступили со статьей «Открыть дверь водородной энергетике», где, в частности, говорилось и о научных заделах СО РАН в этой области. Так, «Институт катализа уже участвует в этой работе, он провел даже конференцию по топливной энергетике. Роль Института катализа в создании катализаторов для водородной энергетики и для электролизеров нового типа для самих топливных элементов может быть очень велика. В Институте теплофизики по контрактам ведутся работы над топливными элементами с протонными мембранами» (РГ 21.01).
К настоящему времени подписано масштабное соглашение между РАН и «Норильским никелем», который готов тратить на исследования до 40 млн долларов в год. Одной из головных организаций этой программы стал Институт катализа им. Г. К. Борескова. Здесь разработаны новые подходы к созданию высокоактивных, так называемых структурированных катализаторов для получения водородсодержащего газа, который в дальнейшем можно использовать в топливных элементах (П № 23). О работе по «уральской ветви» этой программы шла речь на семинаре в Екатеринбурге, где в Институте электрофизики УрО РАН созданы уникальные технологии получения нанопорошков для топливных элементов (П № 46-47).

Ядерная и термоядерная

Слово академику А. Шейндлину, лауреату премии «Глобальная энергия»: «Сохранять и развивать ядерную энергетику безусловно следует. Вопрос лишь в том, в каких масштабах и в каких направлениях. В настоящее время ядерная энергетика в нашей стране дает всего лишь около 10% электроэнергии, служа тем не менее важной компонентой электроэнергетики.

Иллюстрация

Полагаю, однако, что масштаб строительства новых крупных ядерных электростанций должен быть ограничен. Это касается, прежде всего, атомных электростанций с реакторами на тепловых нейтронах. Нужно сосредоточить внимание на проблеме создания эффективных ядерных реакторов на быстрых нейтронах и рассматривать это направление как наиболее перспективное.
Отдельной задачей должно быть исполнение программы закрытия ядерных реакторов, исчерпавших ресурс работы, переработки и надежного захоронения радиоактивных отходов.
Для ряда труднодоступных районов нашей страны весьма важным могло бы быть строительство малых ядерных электростанций, работающих порой в автоматическом режиме, а также плавучих атомных электростанций«[1].
Дополнение. В конце 2003 года Главгосэкспертиза России рекомендовала к утверждению первый в мире проект атомной плавучей электростанции (ПАТЭС) для снабжения теплом и электроэнергией потребителей отдаленных регионов, в частности Севера. Основа для этого — отслужившие атомные подлодки и атомные ледоколы. Зеленые — против (Ъ 31. 01).
Слово председателю Комитета Госдумы РФ по энергетике, транспорту и связи В. Язеву: «Энергетическая стратегия развития России на период до 2020 г. предусматривает приоритетное развитие атомной энергетики в Европейской части страны. В частности, до 2010 г. запланирован ввод шести атомных энергоблоков суммарной мощностью 5800 МВт. Однако нынешняя ситуация явно говорит об отставании от стратегических планов развития.
Комитет ГД по энергетике, транспорту и связи провел расширенное заседание по теме «О перспективах развития атомной энергетики на основе ядерных реакторов с замкнутым топливным циклом в свете инициативы Президента РФ В. Путина, выдвинутой на Генеральной Ассамблее ООН». Правительству РФ было предложено включить программу создания таких реакторов в Федеральную целевую программу «Энергоэффективная экономика», а также предусмотреть соответствующее финансирование в бюджете на 2005 год. Признано необходимым ускорить строительство и запуск в эксплуатацию нового реактора БН-800 на быстрых нейтронах в составе энергоблока № 4 Белоярской АЭС (ИГ № 45-46, 2004).
Слово академику Е. Велихову, президенту Курчатовского научного центра: «СССР был мировым лидером термоядерного синтеза, и до последнего времени Россия этой позиции не сдавала.
Для того чтобы началась реакция термоядерного синтеза, необходимы немыслимые давления и столь же немыслимые температуры — как минимум в миллион градусов. Для преодоления этих технических сложностей нужно было время. Хотя совершенно очевидно, что термоядерные электростанции — это прорыв в энергетике, потому что они превзойдут все существующие, в том числе и АЭС, создание экспериментального термоядерного реактора безумно дорого — порядка 10 млрд долларов. Ни одна страна не возьмется профинансировать такой проект — необходим альянс. В проект международной программы создания экспериментального термоядерного реактора ITЕR, кроме США и СССР (позднее — Российская Федерация), вошли организация ЕС «Евратом», Япония, Китай и Южная Корея.
Три года назад мы закончили проект, по которому можно начинать строительство. Через три десятка лет человечеством может быть совершен этот огромнейший прорыв в энергетике. Если хотите, начнется новый этап развития цивилизации«(ЕР, 31.01.05).

Возобновляемые и нетрадиционные источники

Гидроэнергетика. В 50-60-х годах прошлого века были сооружены уникальные для того времени ГЭС — Куйбышевская, Сталинградская, в Сибири — Братская, Красноярская, Саяно-Шушенская, построены протяженные линии электропередач. Единая энергетическая система (ЕЭС) России — одна из самых надежных энергосистем в мире. ГЭС дают России свыше 20 % энергии [1].
В ноябре 2004 г. запущен третий агрегат Бурейской ГЭС в Амурской области — это крупнейший за последние 20 лет инвестиционный проект в России и одна из важнейших частей государственной программы развития Дальнего Востока (И 27.11). Пуск Бурейской ГЭС даст новый импульс для развития там таких энергоемких отраслей, как нефтехимия и лесопереработка, производство алюминия, возможности для реализации масштабных проектов, в частности, освоения Удоканского медного месторождения (РГ 26.11).
Электроэнергия Бурейской ГЭС позволит снизить завоз дорогих энергетических углей в регион на 5 млн тонн в год, из-за чего угольщики пытались затормозить ее строительство (РГ 22.06). Институты ДВО РАН осуществляют глобальный экологический мониторинг района ГЭС (И 27.11).
Планируется достройка Богучанской ГЭС (Ъ 8.07). Летом 2004 г. в Якутии запущена Светлинская ГЭС, третий компонент Вилюйского каскада — энергоисточник, важный для алмазной промышленности (РГ 15.09).
Геотермальная энергия. Большими геотермальными ресурсами обладают Дальний Восток, Западная Сибирь, Северный Кавказ и прилегающие территории. Инициатором строительства в 1967 г. первой в стране Паужетской геоТЭС был академик М. Лаврентьев. Сейчас на Камчатке действуют три геотермальных электростанции, а также геотермальные станции теплоснабжения. В 60-х годах в Институте теплофизики СО АН была разработана технология геоТЭС с турбиной, работающей на парах фреона, для получения электроэнергии на базе низкотемпературных геотермальных вод. Впервые в стране на этом принципе стала работать Паратунская электростанция (НГ 25.02.04; М. А. Лаврентьев, «Прирастать будет Сибирью», Н, 1982, с. 161). Ученые ДВО РАН недавно выпустили книгу «Основы комплексного использования высокотемпературных геотермальных энергоносителей» (ДВУ 20.12).
Летом 2004 г. в Петропавловске-Камчатском состоялся Международный геотермальный семинар. Как считает научный руководитель российских геотермальных проектов профессор МЭИ О. Поваров, необходимо создать федеральную целевую программу с целью замещения 20-30% потребления органического топлива в стране на основе геотермальной энергетики (И 14.08).
Гелиоэнергетика. В России солнечные водонагреватели распространены пока мало. В мире все большее применение находят фотоэлектрические нагреватели (национальные программы «100 тысяч солнечных крыш» в Германии и Японии, «1 млн солнечных крыш» в США. Одно из перспективных направлений — создание высокоэффективных преобразователей с концентраторами солнечного излучения. Наиболее интенсивно исследования в этой области ведутся в США и России [1].
Сенсационная новость: в Бердске (недалеко от новосибирского Академгородка) началось строительство первой теплоэлектростанции нового поколения — гелиоаэробарической (ГАБТЭС). Принцип ее работы — «использование энергии теплообменных процессов, происходящих в атмосфере под действием солнечного света». Непосвященному разобраться трудно, но там будут и гелиогенератор, и ветротурбогенератор, и отражатели, и теплоаккумулятор. Эта станция научно-промышленного назначения строится на территории Бердского электромеханического завода. Nota bene: «авторы проекта склоняются к мысли о том, чтобы передать ее СО РАН» (В 14.01.05).
Сокращения: АиФ — «Аргументы и факты»; В — «Ведомости»; ДВУ — «Дальневосточный ученый»; ЕР — «Единая Россия»; И — «Известия»; ИГ — «Инженерная газета»; НВС — «Наука в Сибири»; НГ — «Независимая газета»; П — «Поиск»; ПГ — «Парламентская газета»; РБГ — «Российская бизнес-газета»; РГ — «Российская газета»; ЧС — «Честное слово»; Ъ — «Коммерсант».

стр. 8