Основные закономерности энергопотребления в мире и роль нефтегазового комплекса в выходе России из системного экономического кризиса

4. Основные закономерности энергопотребления в мире и роль нефтегазового комплекса в выходе России из системного экономического кризиса

В условиях глубочайшего системного кризиса, который переживает наша страна, поиск путей выхода из него, создание достойных условий жизни для многих миллионов жителей России, возвращение ей былого могущества и авторитета великой державы является поистине национальной сверхпроблемой. Простых решений здесь нет.

Нельзя обеспечить достойный уровень жизни населения, не развивая все отрасли экономики, не создавая валовой внутренний продукт (ВВП). Но всякое производство требует затрат энергии. Это Великий и Вечный Закон Природы - закон сохранения энергии. Создавая новые машины и технологии, человек может с ограничениями, накладываемыми термодинамикой, увеличить лишь до определенного предела коэффициент их полезного действия, иными словами - эффективность использования энергии. Сколько и какой энергии нужно России, чтобы, продуктивно ее используя, решить перечисленные выше задачи, - вот главный вопрос, ответ на который мы искали.

·     Глобальные закономерности производства ВВП и энергопотребления

В 1975 г., выступая на научной сессии, посвященной 250-летию Академии наук СССР с докладом "Энергия и физика", академик П.Л.Капица одним из первых обратил внимание на установленную Д.Х.Мидовс и др. несколькими годами ранее сильную линейную корреляционную зависимость ВВП в отдельных странах от потребления энергии. Используя данные ООН и Всемирного Банка реконструкции и развития, они на материалах 1968 г. показали, что между этими величинами в пределах естественной флюктуации существует сильная линейная зависимость. На графике 1

 

воспроизведена зависимость, рассмотренную П.Л.Капицей, пересчитав потребление энергии на душу населения в тонны условного топлива (т условного топлива), а ВВП - в доллары США в системе постоянных цен 1993 г. Обсуждая эту зависимость, Капица сделал вытекающий из нее с очевидностью вывод: "Если люди будут лишаться энергетических ресурсов, их материальное благосостояние будет падать".

Представляло интерес выявить, действует ли эта же закономерность в конце XX в. Соответствующий анализ выполнен в ИГНГ СО РАН для 1995 г. (график. 2).

Он показал, что за истекшие, без малого, три десятилетия потребление энергии на душу населения во всех странах существенно выросло и одновременно произошла резкая дифференциация стран по эффективности использования энергии. Под эффективностью использования энергии мы понимаем производство ВВП в долларах США на единицу используемой энергии в тоннах условного топлива.

В настоящее время все страны разделились, как минимум, на пять групп. В первую входят Швейцария, Дания, Япония, Австрия, ФРГ и Франция. Их отличает исключительно высокий уровень ВВП на душу населения при умеренном использовании энергии. Важно заметить, что все эти страны не располагают собственными сколько-нибудь значительными ресурсами нефти и газа и вынуждены развивать высокотехнологичные производства, не требующие больших затрат энергии.

Вторую группу образуют такие страны, как Испания, Израиль, Италия, Великобритания, Швеция, Нидерланды и др. На графике. 2 линия регрессии, которая описывает эффективность потребления энергии в этих странах, - самая верхняя. Вторая линия регрессии, расположенная ниже, в точности совпадает с линией, которая имела место в 1968 г. На ней располагаются такие страны, как Аргентина, Греция, Южная Корея, Австралия, Норвегия и др. Назовем эти страны группой III. Особняком среди них стоят США и Канада. США располагаются между первой и второй линиями регрессии, а Канада по эффективности энергопотребления существенно отстает от стран группы III. Заметим, что в группах II и III многие страны (Канада, Норвегия, США, Австралия, Великобритания) являются крупными производителями топливно-энергетических и других ресурсов, но наряду с сырьевыми отраслями в них исключительно высоко развиты и другие секторы экономики.

Самая нижняя линия регрессии на графике 2 описывает эффективность потребления энергии в развивающихся странах, которые образуют группу IV. В их число входят Венесуэла, Индонезия, Иран, Ирак, Мексика, Филиппины. Для этой группы стран характерно крайне неэффективное использование энергии, при котором рост энергопотребления на душу населения не ведет или ведет к очень медленному росту ВВП. В группу IV входят многие страны, основу экономики которых составляет продукция топливно-энергетического комплекса.

Наконец, группу V, не представленную на данном рисунке, образуют страны, которые потребляют на душу населения крайне мало энергии и, как следствие, производят мало ВВП. Некоторые из этих стран, например, Китай, располагают огромным населением и в силу этого для повышения его занятости вынуждены интенсивно использовать человеческий труд, то есть не учитываемую явным образом в энергетическом балансе мускульную энергию человека. По тенденции роста ВВП с ростом потребления энергии часть из стран группы V тяготеет к группе III (Гватемала, Коста Рика, Парагвай и др.), большинство же к группе IV (Алжир, Египет, Пакистан и др.).

Из проведенного рассмотрения можно сделать два важных вывода:

·     большинство развитых стран в последние десятилетия увеличивали не только количество потребляемой энергии, но и эффективность ее использования;

·     наличие в стране сырьевых, а также ресурсо- и энергоемких отраслей промышленности (металлургия, химия и др.) снижает эффективность использования энергии.

Это проявляется не только на примере стран, ориентированных исключительно на производство и продажу сырья, но даже на примере высокоразвитых стран, таких, как США, Канада, Великобритания и др. При высочайшем уровне технологий они, тем не менее, уступили по эффективности использования энергии при создании ВВП странам первой группы.

·     Анализ изменений в российской экономике на фоне мировых тенденций

Рассмотрим изменение эффективности энергопотребления в России за последние тридцать лет. На графике. 3 показаны изменения ВВП, потребления энергии на душу населения и эффективности использования энергии в России (РСФСР), начиная с 1968 г. Из графика. 3 видно, что до 1991 г. ВВП на душу населения и потребление энергии на душу населения в России непрерывно росли.

В 1991 г. началось обвальное падение этих макропоказателей. Кривая изменения эффективности использования энергии в России позволяет более детально дифференцировать новейшую историю экономики России и показывает ее четкую зависимость от политической истории. Эффективность использования энергии в России (РСФСР) непрерывно росла.

В 1985 г. была начата так называемая перестройка. Осуществленные при этом мероприятия, которые были призваны "ускорить" развитие экономики страны, на деле привели к медленному, волнообразному падению эффективности энергопотребления. В итоге по этому показателю страна "вернулась" в середину 70-х годов. Вторая переломная точка на этой кривой - 1991 г. - точно совпадает с датой распада Советского Союза и начала "реформ", в результате которых по эффективности энергопотребления Россия оказалась отброшена на уровень начала 50-х годов!

Динамика изменения ВВП и энергопотребления на душу населения в России на фоне мировых тенденций показана на графике. 2. Видно, что в 1968-1985 гг. Россия находилась среди развитых стран группы III, уверенно наращивая ВВП и энергопотребление при одновременном росте его эффективности. В 1985 г. по эффективности энергопотребления Россия немного уступала США, Австралии и Норвегии, но превосходила Канаду. В 1986-1990 гг., продолжая оставаться в этой группе стран и наращивая энергопотребление, Россия снизила темп прироста ВВП. И, наконец, в 1991 г. началось очень быстрое падение ВВП, которое по темпам опережало падение энергопотребления. В итоге уже в 1994 г., всего за четыре года(!), Россия оказалась среди самых отсталых стран, объединенных в группу IV, и продолжает снижать ВВП и энергопотребление на душу населения. Эффективность энергопотребления в 1998 г. по сравнению с 1985 г. снизилась более чем в 2,5 раза.

Подобное изменение параметров системы в физике называют гистерезисом (от греческого histeresis - отставание, запаздывание), а саму траекторию движения системы - петлей гистерезиса. Показанную на рис. 2 траекторию экономического развития России справедливо будет назвать петлей гистерезиса российской экономики...

·     Концепция долгосрочного развития экономики России и ее топливно-энергетического комплекса

Как видно из изложенного выше, производство энергии и эффективное ее потребление являются важнейшими и необходимыми условиями подъема экономики России и ее интеграции в экономику мировую.

При известных численности населения и тенденциях ее изменения целевыми параметрами, с помощью которых может быть описана траектория социально-экономического развития, являются ВВП на душу населения и эффективность энергопотребления. Если эти параметры заданы, легко оценить необходимый уровень производства энергии на душу населения и в стране в целом.

С использованием разработанной в ИГНГ СО РАН системы математического моделирования макроэкономических процессов в стране, включая топливно-энергетический комплекс, было рассмотрено большое число сценариев изменения ВВП, энергопотребления и добычи углеводородных и неуглеводородных энергоносителей в России.

В моделях в качестве начальных условий принято, что к 2000-2001 гг.:

·     удастся переломить падение производства и начнутся восстановление и подъем реальной экономики;

·     ВВП на душу населения будет равен 4500 долларов США (в ценах 1993 г.);

·     эффективность энергопотребления составит 774 доллара (1993 г.)/т условного топлива.

·     сохранится фактически достигнутая в настоящее время структура баланса потребления энергоносителей.

Система моделирования предусматривает введение ряда ограничений на возможные сценарии. К их числу относятся ограничения на вероятные темпы роста ВВП, темпы роста эффективности энергопотребления, ресурсные и технологические ограничения на возможности роста добычи нефти, газа, угля и изменение структуры энергопотребления и т.п.

Ресурсные ограничения. Ресурсные ограничения были введены в агрегированном виде. Они учитывают не только ресурсы и разведанные запасы горючих полезных ископаемых в недрах страны, но и рентабельность их разработки при современных или будущих технологиях, удаленность от существующих центров добычи и трубопроводных систем, возможности ввода в разработку к определенному сроку (капиталовложения, сроки их окупаемости, рентабельность) и т.п.

При построении конкретной системы ограничений на сценарии развития экономики было учтено современное состояние сырьевой базы нефтяной и газовой промышленности.

В частности, анализ показывает, что в настоящее время значительная часть запасов нефти, которые находятся на балансе компаний, имеет неблагоприятную структуру. Так, по оценкам Минтопэнерго России, только 20% разведанных запасов позволяют обеспечить дебиты скважин более 25 т в сутки, более 50% запасов обеспечивают дебиты менее 10 т в сутки. Средний дебит по нефтяным компаниям России составил в 1999 г. около 7,3 т. При существующем режиме недропользования (состояние технологий поиска, разведки, разработки месторождений, транспортировки и реализации нефти и нефтепродуктов, уровень и структура налогообложения, включая таможенное законодательство), по оценкам ИГНГ СО РАН, рентабельны для ввода в разработку лишь месторождения, дебиты нефти на которых превышают 20-30 т в сутки. Для сравнения укажем, что в США средний дебит скважин составляет около 1,5 т в сутки, и эксплуатация таких скважин рентабельна! Для создания экономических предпосылок вовлечения в разработку запасов основной массы месторождений необходимы меры по снижению стоимости и повышению производительности труда в глубоком бурении, снижению стоимости промыслового и бурового оборудования, транспортировки нефти, интенсивное внедрение современных высокопроизводительных технологий, с одной стороны, и существенная реформа системы недропользования, в том числе, налогового законодательства в отношении недропользования, поиска, разведки, добычи и транспортировки нефти, газа и угля, с другой. Целевое уменьшение налогового бремени на нефтегазовый комплекс при рационализации структуры налогообложения, ее дифференциации по условиям и этапам освоения позволит уже в среднесрочной перспективе получить мультипликативный эффект для роста всего нефтегазового комплекса и всей экономики, даст возможность интенсивнее осваивать новые месторождения, применять новые технологии, которые могут существенно увеличить дебиты скважин, повысить коэффициент извлечения и т.п. Все это расширит налогооблагаемую базу и, в конечном счете, поступления в бюджет.

В условиях реально работающей экономики топливно-энергетический комплекс должен превратиться из донора бюджета лишь в один из многих, но важный источник его наполнения.

При построении конкретных моделей были рассмотрены два уровня ограничений на максимальную добычу нефти с учетом радикальной (1) или консервативной (2) реформ системы недропользования, включая налоговое законодательство. В первом случае оценки возможных уровней добычи нефти, естественно, более оптимистичны. Назовем такие ограничения "мягкими".

Согласно полученным таким образом ограничениям, добыча нефти в России в 2030 г., с учетом освоения новых месторождений, может превысить 500 млн т и приблизиться к 600 млн т в год. В реальных расчетах были, тем не менее, приняты значительно более низкие уровни максимально возможной добычи нефти при "мягких" ограничениях - до 395- 415 млн т в год.

Однако и эти ограничения многие специалисты нефтегазового комплекса могут посчитать излишне оптимистическими. В связи с этим был рассмотрен еще один уровень ограничений, которые не предполагают серьезной реформы налогового законодательства и учитывают реальную ситуацию, складывающуюся на сегодня в нефтегазовом комплексе. Согласно принятым в этих предположениях ограничениям, добыча нефти в 2010 г. не будет превышать 280-290, в 2020 г. - 255-265 и в 2030 г. - 235-245 млн т. Назовем такие ограничения "жесткими".

Благодаря надежной сырьевой базе ограничения по добыче газа во всех вариантах менее жесткие. Они приняты на уровне 885-915 млрд м³ в год.

Ограничения по темпам роста ВВП. Оценки показывают, что если принять за начало подъема российской экономики 2000 г., что в нынешней ситуации выглядит, вероятно, излишне оптимистическим, то Россия вернется к уровню ВВП на душу населения, достигнутому в РСФСР в 1989 г., при росте ВВП на 2% в год - в 2069 г., на 3% в год - в 2049 г., на 5-7% в год - в 2027-2035 гг.!

Следует признать, что уровень годового прироста ВВП в 2-3% не может обеспечить приемлемых темпов достижения народами России достойного уровня жизни и отодвигает решение этой проблемы в лучшем случае на вторую половину или даже на последние десятилетия XXI в. Заметим, что это обстоятельство начали осознавать многие политические партии в России. Так, предвыборные программы ряда партий указывают на необходимость обеспечить долгосрочный устойчивый рост ВВП на уровне 4-6% в год, а избирательное объединение "Коммунистическая партия Российской Федерации" даже 7-12% в год! При этом необходимые условия, при которых возможны такие темпы роста ВВП, как правило, не обсуждаются.

При оценке максимального реально достижимого темпа годового прироста ВВП необходимо иметь в виду, что в Японии, например, в 1961-1968 гг. он составлял 9,9%, в этот же период в СССР он был равен 5,8%, в 1969-1978 гг. варьировал в интервале 5,0-7,5%, а в Китае уже более 20 лет, с 1988 по 1999 г. (исключая 1998 г.), годовой прирост ВВП превышает 10%.

Представляется вполне реальным принять для долгосрочной программы ожидаемые темпы годового прироста ВВП на уровне 5-8%. Подчеркнем, что даже при таких темпах роста Россия достигнет ВВП на душу населения, который имел место в 1989 г., в лучшем случае в конце третьего десятилетия XXI века. Обещать населению России в ближайшие годы западноевропейский или американский уровень жизни - это значит обманывать его в который раз!

Ограничения по росту эффективности энергопотребления. Россия не может отказаться ни сегодня, ни в обозримом будущем от развития собственных отраслей горной промышленности, металлургии, нефтепереработки и нефтехимии. Кроме того, учитывая реальные природно-климатические условия, Россия должна тратить огромную массу энергетических ресурсов (по некоторым оценкам, до 30%) на отопление. Поэтому, даже при использовании в энергетике, в промышленности, на транспорте, в сельском и коммунальном хозяйстве, а также в других важных секторах экономики наиболее эффективных по потреблению энергии и энергосберегающих технологий, изменении структуры экономики, рационализации использования энергии Россия не может (и не должна) достичь эффективности энергопотребления, которая имеет место в наиболее развитых европейских странах или в Японии. Примеры США, Канады, Норвегии, Великобритании - лишнее тому подтверждение. Эффективность энергопотребления в 1995 г. была равна в США 2,3 доллара (в ценах 1993 г.) ВВП на кг условного топлива, в Австралии - 2,2, в Норвегии - 2,1, в Канаде 1,4 доллара (1993 г.) ВВП на кг условного топлива.

В 1968-1995 гг. на каждый дополнительно используемый кг условного топлива США увеличивали ВВП на 2,8 доллара, Австралия - 2,0 доллара, Норвегия - 1,9 доллара, Канада - 1,1 доллара, Россия (1968-1985 гг.) - 2,2 доллара. В странах группы I, описанной выше, показатель эффективности использования дополнительной энергии был выше и составлял 4,5 - 8,5 доллара на кг условного топлива.

Из проведенного рассмотрения очевидно, что единственно приемлемыми для России вариантами долгосрочного социально-экономического развития являются такие, которые позволяют в исторически короткие сроки:

·     достичь и превзойти уровень ВВП на человека в год, который имел место в России (РСФСР) в 1989 г., при одновременном изменении структуры ВВП;

·     достичь и превзойти уровень эффективности использования энергии, который имел место в России (РСФСР) в 1989 г.

Достижение этих целей означает возвращение России к модели энергопотребления, характерной для развитых стран, располагающих собственными энергетическими ресурсами.

Количественно такие цели развития можно сформулировать следующим образом.

Обеспечить в ближайшей перспективе устойчивый рост ВВП на душу населения на уровне 5-8% в год.

Увеличить эффективность потребления энергии к 2030 г. до 1900-2100 долларов (1993 г.) за т условного топлива.

Довести ВВП на душу населения к 2030 г. до 15000-19000 долларов (1993г.)/чел., что отвечает современному уровню таких стран, как Великобритания, Италия, Канада, Австралия.

Возможный диапазон траекторий развития для достижения этих целей показан в виде пунктирных линий на графике. 2.

Обеспечить такие уровни роста ВВП и эффективности энергопотребления достаточно сложно, но, учитывая, что нижний предел Россия уже имела до кризиса, представляется, что на базе использования лучших отечественных и мировых технологий достижение этих целей к 2030 г. или несколько ранее вполне возможно.

В сценариях принято, что их реализация будет на 60-80% достигнута благодаря росту эффективности энергопотребления. Существенное повышение эффективности энергопотребления должно быть обеспечено за счет перевода электроэнергетики на газотурбинные станции, коренной реконструкции и модернизации промышленности и сельского хозяйства, существенного энергосбережения в коммунальном хозяйстве, промышленном и жилищном строительстве, применения новейших технологий и оборудования, внедрения энергосберегающих систем.

Оценки показывают, что в этих предположениях потребление энергии в Российской Федерации составит в 2000 г. 905-930 млн т условного топлива, в 2010 г. - 990-1050 млн т условного топлива, в 2020 г. - 1100-1190 млн т условного топлива и в 2030 г. - 1130-1400 млн т условного топлива.

Таким образом, при реализации предлагаемой концепции ВВП на душу населения за первые три десятилетия XXI в. возрастет в 3,3-4,2 раза, эффективность энергопотребления - в 2,4-2,7 раза и потребление энергии - в 1,3-1,5 раза.

В сценариях предусмотрено, что:

·     на весь период до 2030 г. нефть и газ останутся доминирующими энергоносителями, на долю которых и в 2030 г. будет приходиться свыше 70% производимой энергии, хотя по естественным ограничениям некоторое снижение роли нефти в балансе произойдет (табл. 1);

·     в зависимости от выбора вариантов ресурсных ограничений в прогнозах будут иметь место стабилизация либо существенное увеличение доли газа и соответственно снижение доли нефти в энергетическом балансе; роль нефти в топливно-энергетическом балансе уменьшится, что снизит потребность в мазутах и сделает абсолютно необходимыми более глубокую переработку нефти и дальнейшее развитие нефтехимии;

·     при "жестких" ограничениях на добычу нефти произойдет некоторое увеличение роли угля или ядерной энергии в энергетическом балансе; рассмотрено два крайних варианта - с "угольной" или "ядерной" ориентацией энергетических балансов. Естественно, могут быть реализованы и любые промежуточные варианты;

·     учитывая значительный внешний долг, экономические и геополитические интересы России как в Европе, так и в Азиатско-Тихоокеанском регионе, значительные объемы экспорта нефти, нефтепродуктов и газа сохранятся в течение всего рассматриваемого периода (табл. 2). Прогноз объемов экспорта нефти, нефтепродуктов и газа следует рассматривать как некоторые оценки сверху, которые могут быть понижены с учетом реально складывающейся ситуации в нефтяной и газовой промышленности, а также спроса и цен на мировом рынке, но которые вряд ли можно превзойти. Понятно, что при снижении объемов экспорта в рамках рассматриваемых сценариев следует предусмотреть соответственно снижение общих объемов добычи нефти и газа.

Табл. 23. Прогноз структуры топливно-энергетического баланса в России в 2000 и в 2030 гг., %
Параметры	2000 г.	2030 г.
Нефть:
при "жестких" ограничениях на добычу	23-24	15-18
при "мягких" ограничениях на добычу	23-24	23-24
Газ:
при "жестких" ограничениях на добычу нефти	50-51	55-58
при "мягких" ограничениях на добычу нефти	50-51	51-53
Уголь ("угольная" ориентация):
при "жестких" ограничениях на добычу нефти	18-19	22-24
при "мягких" ограничениях на добычу нефти	18-19	20-21
Уголь ("ядерная" ориентация):
при "жестких" ограничениях на добычу нефти	18-19	19-20
при "мягких" ограничениях на добычу нефти	18-19	19-20
Атомная энергия ("угольная" ориентация):
при "жестких" ограничениях на добычу нефти	3,7-4,1	2,2-2,9
при "мягких" ограничениях на добычу нефти	3,7-4,1	2,2-2,8
Атомная энергия ("ядерная" ориентация):
при "жестких" ограничениях на добычу нефти	3,7-4,1	5,4-5,7
при "мягких" ограничениях на добычу нефти	3,7-4,1	3,0-3,1
Гидроэнергия	2,1-2,3	1,3-1,6

Для достижения сформулированных выше долгосрочных целей необходимо реализовать следующие уровни деятельности ТЭК.

Нефтяная промышленность. Возможны два крайних варианта развития нефтяной промышленности - с возрастающей и падающей добычей (табл. 24, рис. 5).

Табл. 24. Прогноз уровней добычи (производства) и экспорта основных энергоносителей Россией в 2000-2030 гг.
Параметры	Добыча (производство)				Экспорт
	2000 г.	2010 г.	2020 г.	2030 г.	2000 г.	2010 г.	2020 г.	2030 г.
Первичная энергия, всего, млн т условного топлива	1385-1450	1620-1815	1730-1990	1740-2210	480-520	520-650	520-700	520-700
Нефть, млн т:
при “жестких” ограничениях на добычу	289-305	280-290	255-265	235-245	160-170	125-135	100-110	85-95
при “мягких” ограничениях на добычу	289-305	335-345	365-380	395-415	160-170	175-185	190-200	190-200
Газ, млрд м3:
при “жестких” ограничениях на добычу нефти	585-615	710-765	800-875	835-915	200-210	285-300	305-325	305-325
при “мягких” ограничениях на добычу нефти	585-615	630-675	715-810	770-885	200-210	285-300	305-325	305-325
Уголь, млн т (“угольная” ориентация):
при “жестких” ограничениях на добычу нефти	236-248	260-275	305-325	375-490	20-30	20-30	20-30	20-30
при “мягких” ограничениях на добычу нефти	236-248	255-270	295-320	350-435	20-30	20-30	20-30	20-30
Уголь, млн т (“ядерная” ориентация):
при “жестких” ограничениях на добычу нефти	236-248	255-265	300-320	335-435	20-30	20-30	20-30	20-30
при “мягких” ограничениях на добычу нефти	236-248	245-260	290-310	320-420	20-30	20-30	20-30	20-30
Атомная энергия, млрд кВт*ч (“угольная” ориентация):
при “жестких” ограничениях на добычу нефти	110-120	нет данных	нет данных	110-120	нет данных	нет данных	нет данных	0-10
при “мягких” ограничениях на добычу нефти	110-120	нет данных	нет данных	110-120	нет данных	нет данных	нет данных	0-10
Атомная энергия, млрд кВт*ч (“ядерная” ориентация):
при “жестких” ограничениях на добычу нефти	110-120	нет данных	нет данных	213-250	нет данных	нет данных	нет данных	0-10
при “мягких” ограничениях на добычу нефти	110-120	нет данных	нет данных	134-152	нет данных	нет данных	нет данных	0-10
Гидроэнергия, млрд кВт*ч	150-160	160-170	170-180	170-180	0-10	0-10	0-10	0-10

В случае коренной реформы налогового законодательства и реализации "мягких" ограничений на добычу нефти она должна быть доведена к 2030 г. до 395-415 млн т, при этом экспорт нефти и нефтепродуктов может достичь 190-200 млн т в 2020-2030 гг.

Рис. 5. Возможные уровни добычи нефти в России на период до 2030г.

В случае реализации "жестких" ограничений на добычу нефти она составит в 2030 г. 235-245 млн т, экспорт нефти и нефтепродуктов может быть 100-110 млн т в 2020 г. и при снижении до 85-95 млн т в 2030 г.

Прогноз необходимых для достижения целей концепции уровней добычи нефти по макрорегионам России показан в табл. 25.

Естественно, при определенных условиях может быть реализован и любой, промежуточный между этими двумя крайними, вариант.

В случаях, если состояние спроса на мировом рынке, мировые цены на нефть и нефтепродукты не позволят или сделают нецелесообразным достижение уровней экспорта, рассмотренных выше как оценка сверху, объем добычи нефти должен быть сокращен без уменьшения внутреннего потребления.

При формировании ограничений в предположении радикальной реформы системы недропользования для Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции были рассмотрены проекты добычи нефти на месторождениях, находящихся в разработке, возможности увеличения добычи за счет ввода в эксплуатацию законсервированных скважин, а также возможные схемы ввода в разработку новых месторождений и с учетом этого определены предельно достижимые уровни добычи нефти. Предполагается, что средства, полученные от снижения налогового бремени, при принятии соответствующих механизмов стимулирования инвестиций будут направлены на ввод в разработку новых месторождений и их обустройство, внедрение современных технологий, оборудования и т.п.

В сценариях развития нефтяной промышленности принято, что в 2000-2010 гг. будет начато создание центров по добыче нефти и газа в Восточной Сибири и Республике Саха (Якутия), что крайне важно для обеспечения нефтепродуктами этих регионов, улучшения экологической обстановки и активного выхода России на Азиатско-Тихоокеанский энергетический рынок.

Для европейских районов России и шельфа российских морей учтен ввод в разработку месторождений Тимано-Печорской провинции, в том числе на шельфе Баренцева моря, месторождений на шельфе Охотского моря вблизи Сахалина.

Газовая промышленность. В случае реализации "мягких" ограничений на добычу нефти добыча газа должна быть доведена к 2030 г. до 770-785 млрд м³, при этом экспорт газа может достичь 305-325 млрд м³ в 2020-2030 гг. (табл. 24, рис. 6). Предполагается, что помимо Европейского, газ будет поставляться на Азиатско-Тихоокеанский энергетический рынок.

В случае реализации "жестких" ограничений на добычу нефти добыча газа составит в 2030 г. 835-915 млрд м³, при этом экспорт газа следует ограничить теми же объемами, что и в случае "мягких" ограничений.

Прогноз необходимых для достижения целей концепции уровней добычи газа по макрорегионам России показан в табл. 25.

Табл. 25. Прогноз уровней добычи нефти и газа по регионам России в 2000-2030 гг.
Параметры и годы	Западная Сибирь	Восточная Сибирь и Дальний Восток	Европейские районы РФ	Шельф Баренцева и Охотского морей, Обская и Тазовская губы
Нефть, млн т:
при "жестких" ограничениях на добычу
2000 г.	205-210	0-1	98-100	0-0,5
2010 г.	200-204	6-7	72-77	12-15
2020 г.	172-177	25-29	46-55	15-20
2030 г.	155-163	30-36	37-42	15-20
при "мягких" ограничениях на добычу
2000 г.	205-210	0-1	98-100	0-0,5
2010 г.	237-243	7-8	87-92	12-15
2020 г.	251-255	36-42	67-73	15-20
2030 г.	261-272	50-60	61-71	15-20
Газ, млрд м3:
при "жестких" ограничениях на добычу нефти
2000 г.	540-565	4-5	40-45	нет данных
2010 г.	600-640	45-50	35-40	30-35
2020 г.	610-645	80-85	35-40	76-105
2030 г.	620-650	95-100	35-40	95-125
при "мягких" ограничениях на добычу
2000 г.	540-565	4-5	40-45	нет данных
2010 г.	532-565	40-44	31-35	27-31
2020 г.	549-586	72-77	31-37	68-95
2030 г.	565-607	87-93	32-37	87-117

Естественно, как и для нефти, может быть реализован и любой, промежуточный между этими двумя крайними, вариант. Как и для нефти, предложенные в табл. 24 уровни экспорта газа необходимо рассматривать как ограничения сверху, конкретная их величина должна определяться потребностями рынка, состоянием инвестиций и геополитическими интересами России.

Программа развития газовой промышленности должна предусматривать устойчивую на длительный срок деятельность и развитие Западносибирско-Европейской системы газодобычи и газообеспечения, продолжение газификации европейских районов России, газификацию Юга Сибири и выход России на Азиатско-Тихоокеанский энергетический рынок.

В Западной Сибири важнейшими задачами являются ввод в разработку Заполярного месторождения, а в среднесрочной перспективе - месторождений полуострова Ямал.

Важнейшим элементом стратегии развития газовой промышленности в Европейской части России должен стать ввод в разработку Штокмановского месторождения в Баренцевом море.

Необходимо в ближайшие годы ускоренными темпами завершить разведку и начать разработку гигантских Ковыктинского и Чаяндинского газовых и Юрубчено-Тохомского и Верхнечонского газонефтяных месторождений, сформировать и начать реализовывать программу создания новых крупных центров добычи нефти и газа в Восточной Сибири и Республике Саха (Якутия), интенсивно осваивать месторождения на сахалинском шельфе.

В рамках программы освоения газовых ресурсов Восточной Сибири и Республики Саха (Якутия) необходимо обратить особое внимание на проблему выделения, сохранения и реализации гелия, который содержится в этих газах в уникальных концентрациях. Прогнозные оценки показывают, что за пределами 2007-2010 гг. на мировом рынке будет ощущаться острый недостаток гелия, и Россия может стать крупнейшим экспортером этого стратегически важного сырья.

Угольная промышленность. Общий рост энергопотребления в стране при подъеме экономики и росте ВВП требует даже при сохраняющейся определяющей роли нефти и газа в энергетическом балансе одновременного роста добычи угля. Было рассмотрено две ориентации в энергетической стратегии.

Первая. Назовем ее условно "угольной", когда весь необходимый прирост энергопотребления неуглеводородных энергоносителей будет осуществлен за счет угля, а производство энергии атомными и гидроэлектростанциями по абсолютной величине останется на прежнем уровне. Вторую ориентацию в стратегии развития энергетического баланса назовем "ядерной". В рамках сценариев этой ориентации производство электроэнергии атомными станциями и роль ядерной энергии в энергетическом балансе возрастают.

При "угольной" ориентации энергетической стратегии и "мягких" ограничениях на добычу нефти добыча угля в пересчете на каменный уголь должна быть доведена в 2030 г. до 350-435 млн т, при "жестких" ограничениях на добычу нефти потребность в угле будет еще больше. Его добыча должна составить в 2030 г. 375-490 млн т (табл. 24).

При "ядерной" ориентации энергетической стратегии потребность в угле будет несколько меньше: при "мягких" ограничениях на добычу нефти добыча угля должна быть доведена в 2030 г. до 320-420 млн т, при "жестких" - потребность в угле в 2030 г. будет 335-435 млн т (табл. 24).

Выполненные оценки показывают, что при любых вариантах энергетической стратегии России на первые десятилетия XXI в. потребность в угле будет возрастать. В качестве примера укажем, что в 1996 г. добыча товарного угля составляла в Китае - 1397 млн т, в США - 959 млн т, в Австралии - 270 млн т, в ЮАР - 220 млн т, в Германии - 240 млн т. Важно также иметь в виду, что во многих странах роль угля в производстве энергии весьма значительна. Так, в Китае уголь составляет 76,4% в энергетическом балансе, в Австралии - 39,3%, в Германии - 28,4%, в США - 22,6%, в Великобритании - 20,9%.

В связи с этим положение в угольной промышленности России вызывает большую тревогу. В 1990-1994 гг. добыча угля уменьшалась более чем на 30 млн т ежегодно, в 1995-1997 гг. сокращение достигало 12 млн т в год. В 1998 г. падение добычи угля составило 13 млн т, при этом объем добычи был 232 млн т, что почти на 200 млн т меньше, чем в 1988 г. (425,5 млн т).

Обращает на себя внимание, что реструктуризация отрасли и закрытие многочисленных шахт осуществляются не на основе тщательного анализа конкретной ситуации отечественными экспертами, а под "диктовку" Всемирного Банка реконструкции и развития, который определяет не только перечень закрываемых шахт, но и сроки прекращения их деятельности. По существу, эти рекомендации направлены на дальнейшее резкое сокращение добычи угля в стране, а также окончательное вытеснение российского угля с мирового рынка, что не соответствует национальным интересам страны. С 1997 г. в России приостановлено строительство 11 прогрессивных угольных объектов, полностью разрушена единая система управления угольной промышленностью. Если эта тенденция сохранится, то, располагая огромными ресурсами и запасами угля, Россия сократит его роль в энергетическом балансе до недопустимо низкого уровня, который не будет обеспечивать необходимые темпы роста энергопотребления.

В стране отсутствует долгосрочная программа возрождения угольной промышленности.

Атомная промышленность. При "угольной" ориентации энергетической стратегии на весь период до 2030 г. производство электроэнергии сохранится на уровне 110-120 млрд кВт*ч. При "ядерной" ориентации энергетической стратегии и "мягких" ограничениях на добычу нефти производство электроэнергии атомными станциями составит в 2010 г. 114-125, в 2020 г. 123-124 и в 2030 г. 134-152 млрд кВт*ч. При "жестких" ограничениях на добычу нефти производство электроэнергии атомными станциями составит в 2010 г. 129-139, в 2020 г. 165-172 и в 2030 г. 213-250 млрд кВт*ч (табл. 2). Напомним, что одобренная правительством РФ в июле 1998 г. "Программа развития атомной энергетики Российской Федерации на 1998-2005 гг. и период до 2010 г." предусматривает уже в 2010 г. довести производство электроэнергии атомными электростанциями до 150-170 млрд кВт*ч в год. Известно, что в настоящее время выработка электроэнергии атомными электростанциями составляет 13% от общего объема выработки электроэнергии в стране. Программа правительства провозглашает, что к 2030 г. возможно увеличение в балансе электроэнергопроизводства доли электроэнергии, вырабатываемой ядерными источниками, до 20-30%. Правительство оценивает перспективы развития атомной энергетики даже более оптимистично, чем это предложено выше.

Рис. 6. Необходимые уровни добычи газа в России на период до 2030 г. (млрд. куб. м)

Следует иметь в виду, что сохранение и развитие атомной энергетики - это не только необходимая мера для сбалансированного развития энергетики, но и путь к сохранению уникальных научных и технологических достижений в ряде секторов экономики, сохранения выдающихся научных и инженерных кадров, работающих в этой отрасли. Утрата этих достижений, потеря научных и инженерных кадров нанесет непоправимый ущерб процессу перехода российской экономики на технологический уровень XXI в.

Гидроэнергетические ресурсы. В рамках настоящей работы проблемы развития гидроэнергетики специально не рассматривались, и уровень потребления электроэнергии, производимой гидростанциями, определен по остаточному принципу (табл. 23, 24). Однако на действующих и строящихся ГЭС гидроэнергетический потенциал России используется только на 23,4%. Россия располагает значительными возможностями для увеличения производства электроэнергии гидростанциями.

Воспроизводство минерально-сырьевой базы горючих полезных ископаемых. При реализации описанных выше сценариев развития нефтяной, газовой и угольной промышленности накопленная добыча нефти за 2001-2030 гг. составит 8,1-10,9 млрд т, газа - 20,0-21,5 трлн м³, угля - 9,8-11,0 млрд т. Для обеспечения устойчивого развития энергетики России за пределами 2015-2030 гг. необходим постоянный стабильный прирост запасов горючих полезных ископаемых. Он должен составлять в течение всего тридцатилетия по нефти не менее 400 млн т, по газу - не менее 900 млрд м³, по углю - не менее 350 млн т в год. Состояние прогнозных ресурсов углеводородов в стране делает такие приросты разведанных запасов вполне реальными.

Главная проблема состоит в том, что геологоразведочные предприятия, которые осуществляли поиск и разведку месторождений нефти и газа в стране, практически разрушены. Если не будут приняты меры по воссозданию отечественной геологии, вооружению ее новейшим буровым, геофизическим и исследовательским оборудованием и не созданы необходимые предпосылки для крупномасштабных инвестиций в воспроизводство минерально-сырьевой базы, за пределами 2015-2020 гг. неизбежен серьезный кризис в нефтяной и газовой промышленности. Многие думают, что если сегодня запасов нефти и газа хватает, то уделить больше внимания геологии можно будет позже. Это грубейшая ошибка. Подготовка запасов нефти и газа - капитало-, ресурсо- и наукоемкий процесс, а разведка каждого месторождения требует, в зависимости от его запасов и степени концентрации геологоразведочных работ, от 5 до 10 лет.

В заключение необходимо подчеркнуть, что в долгосрочных сценариях развития энергетики необходимо иметь в виду, что за пределами 2030 г. должно произойти:

·     существенное замедление темпов роста энергопотребления;

·     окончание "газовой" паузы и уменьшение роли в энергетическом балансе как нефти, так и газа;

·     возрастание роли "атомной" и "угольной" энергетики, а также возобновляемых видов энергии;

·     дальнейший рост эффективности энергопотребления.

Учитывая большую инерционность энергетических систем, необходимо уже в программах на 2015-2030 гг. предусмотреть интенсивную подготовку к этим изменениям в структуре и эффективности энергопотребления.

* * *

Перед Россией - два возможных пути движения в XXI век: или возрождение российской экономики и нефтегазового комплекса как ее энергетического рычага, или продолжающая деградация промышленности и общества.

Если предлагаемые уровни добычи горючих полезных ископаемых и эффективности использования энергии достигнуты не будут, это приведет к сдерживанию роста ВВП и, как следствие, уровня жизни населения России на многие десятилетия. Отказ от программы развития топливно-энергетического комплекса, контуры которой намечены выше, приведет к пролонгации низкого уровня жизни населения нашей страны до середины-конца третьей четверти XXI в., к окончательной утрате Россией статуса и авторитета великой державы.

Другой альтернативы у России нет.

Необходимо со всей определенностью подчеркнуть, что намеченные выше уровни добычи и потребления нефти, газа, угля, других видов энергии следует рассматривать лишь как предварительный эскизный набросок, который требует серьезной коллективной экспертизы и обсуждения, а сам рост энергопотребления на душу населения в стране и рост эффективности энергопотребления есть условия абсолютно необходимые, но совершенно недостаточные для подъема и возрождения экономики России.

Разработка всего комплекса экономических и политических мер, которые необходимо реализовать для подъема российской экономики, для возрождения Великой России - задача первостепенной важности, но ее решение выходит далеко за рамки этой статьи.

IV. Нетрадиционные источники энергии

Проблема обеспечения электрической энергией многих отраслей мирового хозяйства, постоянно растущих потребностей более чем пятимиллиардного населения Земли становится сейчас все более насущной.

Основу современной мировой энергетики составляют тепло- и гидроэлектростанции. Однако их развитие сдерживается рядом факторов. Стоимость угля, нефти и газа, на которых работают тепловые станции, растет, а природные ресурсы этих видов топлива сокращаются. К тому же многие страны не располагают собственными топливными ресурсами или испытывают в них недостаток. Гидроэнергетические ресурсы в развитых странах используются практически полностью:

большинство речных участков, пригодных для гидротехнического строительства, уже освоены. Выход из создавшегося положения виделся в развитии атомной энергетики. На конец 1989 года в мире построено и работало более 400 атомных электростанций (АЭС). Однако сегодня АЭС уже не считаются источником дешевой и экологически чистой энергией. Топливом для АЭС служит урановая руда – дорогостоящее и труднодобываемое сырье, запасы которого ограничены. К тому же строительство и эксплуатация АЭС сопряжены с большими трудностями и затратами. Лишь немногие страны сейчас продолжают строительство новых АЭС. Серьезным тормозом для дальнейшего развития атомной энергетики являются проблемы загрязнения окружающей среды.

С середины нашего века началось изучение энергетических ресурсов океана, относящихся к “возобновляемым источникам энергии”.

Океан – гигантский аккумулятор и трансформатор солнечной энергии, преобразуемой в энергию течений, тепла и ветров. Энергия приливов – результат действия приливообразующих сил Луны и Солнца.

Энергетические ресурсы океана представляют большую ценность как возобновляемые и практически неисчерпаемые. Опыт эксплуатации уже действующих систем океанской энергетики показывает, что они не приносят какого-либо ощутимого ущерба океанской среде. При проектировании будущих систем океанской энергетики тщательно исследуется их воздействие на экологию.

1. Минеральные ресурсы

Океан служит источником богатых минеральных ресурсов. Они разделяются на химические элементы, растворенные в воде, полезные ископаемые, содержащиеся под морским дном, как в континентальных шельфах, так и за их пределами; полезные ископаемые на поверхности дна. Более 90% общей стоимости минерального сырья дает нефть и газ.

Общая нефтегазовая площадь в пределах шельфа оценивается в 13 млн.кв.км (около ½ его площади).

Наиболее крупные районы добычи нефти и газа с морского дна – Персидский и Мексиканский заливы. Начата промысловая добыча газа и нефти со дна Северного моря.

Шельф богат и поверхностными залежами, представленными многочисленными россыпями на дне, содержащие металлические руды, а так же неметаллические ископаемые.

На обширных площадях океана обнаружены богатые залежи железномарганцевых конкреций – своеобразных многокомпонентных руд, содержащих так же никель, кобальт, медь и др. В то же время исследования позволяют рассчитывать на обнаружение крупных залежей различных металлов в конкретных породах, залегающих под дном океана.

2. Геотермальные ресурсы Термальная энергия

Идея использования тепловой энергии, накопленной тропическими и субтропическими водами океана, была предложена еще в конце Х1Х в. Первые попытки ее реализации были сделаны в 30-х гг. нашего века и показали перспективность этой идеи. В 70-е гг. ряд стран приступил к проектированию и строительству опытных океанских тепловых электростанций (ОТЭС), представляющих собой сложные крупногабаритные сооружения. ОТЭС могут размещаться на берегу или находиться в океане (на якорных системах или в свободном дрейфе). Работа ОТЭС основана на принципе, используемом в паровой машине (см. рис.1). Котел, заполненный фреоном или аммиаком – жидкостями с низкими температурами кипения, омывается теплыми поверхностными водами. Образующийся пар вращает турбину, связанную с электрогенератором. Отработанный пар охлаждается водой из нижележащих холодных слоев и, конденсируясь в жидкость, насосами вновь подается в котел. Расчетная мощность проектируемых ОТЭС составляет 250 – 400 МВт.

Учеными Тихоокеанского океанологического института АН СССР было предложено и реализуется оригинальная идея получения электроэнергии на основе разности температур подледной воды и воздуха, которая составляет в арктических районах 26 °С и более.

По сравнению с традиционными тепловыми и атомными электростанциями ОТЭС оцениваются специалистами как более экономически эффективные и практически не загрязняющие океанскую среду. Недавнее открытие гидротермальных источников на дне Тихого океана рождают привлекательную идею создания подводных ОТЭС, работающих на разности температур источников и окружающих вод. Наиболее привлекательными для размещения ОТЭС являются тропические и арктические широты (см. рис.2 и рис.3).

Энергия приливов

Использование энергии приливов началось уже в Х1 в. для работы мельниц и лесопилок на берегах Белого и Северного морей. До сих пор подобные сооружения служат жителям ряда прибрежных стран. Сейчас исследования по созданию приливных электростанций (ПЭС) ведутся во многих странах мира (см. таблицу1 и карту1).

Два раза в сутки в одно и то же время уровень океана то поднимается, то опускается. Это гравитационные силы Луны и Солнца притягивают к себе массы воды. Вдали от берега колебания уровня воды не превышают 1 м, но у самого берега они могут достигать 13 м, как, например, в Пенжинской губе на Охотском море.

Приливные электростанции работают по следующему принципу:

в устье реки или заливе строится плотина, в корпусе которой установлены гидроагрегаты. За плотиной создается приливный бассейн, который наполняется приливным течением, проходящим через турбины. При отливе поток воды устремляется из бассейна в море, вращая турбины в обратном направлении. Считается экономически целесообразным строительство ПЭС в районах с приливными колебаниями уровня моря не менее 4 м. Проектная мощность ПЭС зависит от характера прилива в районе строительства станции, от объема и площади приливного бассейна, от числа турбин, установленных в теле плотины.

В некоторых проектах предусмотрены двух- и более бассейновые схемы ПЭС с целью выравнивания выработки электроэнергии.

С созданием особых, капсульных турбин, действующих в обоих направлениях, открылись новые возможности повышения эффективности ПЭС при условии их включения в единую энергетическую систему региона или страны.

При совпадении времени прилива или отлива с периодом наибольшего потребления энергии ПЭС работает в турбинном режиме, а при совпадении времени прилива или отлива с наименьшим потреблением энергии турбины ПЭС либо отключают, либо они работают в насосном режиме, наполняя бассейн выше уровня прилива или откачивая воду из бассейна.

В 1968 г. на побережье Баренцева моря в Кислой губе сооружена первая в нашей стране опытно-промышленная ПЭС. В здании электростанции размещено 2 гидроагрегата мощностью 400 кВт.

Десятилетний опыт эксплуатации первой ПЭС позволил приступить к составлению проектов Мезенской ПЭС на Белом море, Пенжинской (см. рис.4) и Тугурской на Охотском море.

Использование великих сил приливов и отливов Мирового океана, даже самих океанских волн – интересная проблема. К решению ее еще только приступают. Тут многое предстоит изучать, изобретать, конструировать.

ПЭС РАНС

В 1966 г. во Франции на реке Ранс построена первая в мире приливная электростанция, 24 гидроагрегата которой вырабатывают в среднем за год

 502 млн. кВт. час электроэнергии. Для этой станции разработан приливный капсульный агрегат, позволяющий осуществлять три прямых и три обратных режима работы: как генератор, как насос и как водопропускное отверстие, что обеспечивает эффективную эксплуатацию ПЭС. По оценкам специалистов, ПЭС Ранс экономически оправдана. Годовые издержки эксплуатации ниже, чем на гидроэлектростанциях, и составляют 4% капитальных вложений.

Энергия волн

Идея получения электроэнергии от морских волн была изложена еще в 1935 г. советским ученым К.Э.Циолковским.

В основе работы волновых энергетических станций лежит воздействие волн на рабочие органы, выполненные в виде поплавков, маятников, лопастей, оболочек и т.п. Механическая энергия их перемещений с помощью электрогенераторов преобразуется в электрическую.

В настоящее время волноэнергетические установки используются для энергопитания автономных буев, маяков, научных приборов. Попутно крупные волновые станции могут быть использованы для волнозащиты морских буровых платформ, открытых рейдов, марикультурных хозяйств. Началось промышленное использование волновой энергии. В мире уже около 400 маяков и навигационных буев получают питание от волновых установок. В Индии от волновой энергии работает плавучий маяк порта Мадрас. В Норвегии с 1985 г. действует первая в мире промышленная волновая станция мощностью 850 кВт.

Создание волновых электростанций определяется оптимальным выбором акватории океана с устойчивым запасом волновой энергии, эффективной конструкцией станции, в которую встроены устройства сглаживания неравномерного режима волнения. Считается, что эффективно волновые станции могут работать при использовании мощности около 80 кВт/м. Опыт эксплуатации существующих установок показал, что вырабатываемая ими электроэнергия пока в 2-3 раза дороже традиционной, но в будущем ожидается значительное снижение ее стоимости.

Установки с пневматическим преобразователем

В волновых установках с пневматическими преобразователями под действием волн воздушный поток периодически изменяет свое направление на обратное. Для этих условий и разработана турбина Уэллса, ротор которой обладает выпрямляющим действием, сохраняя неизменным направление своего вращения при смене направления воздушного потока, следовательно, поддерживается неизменным и направление вращения генератора. Турбина нашла широкое применение в различных волноэнергетических установках.

Волновая энергетическая установка "Каймей"

Волновая энергетическая установка "Каймей" ("Морской свет") – самая мощная действующая энергетическая установка с пневматическими преобразователями – построена в Японии в 1976 г. Она использует волнение высотой до 6 – 10 м. На барже длиной 80 м, шириной 12 м,

высотой в носовой части 7 м, в кормовой – 2,3 м, водоизмещением 500 т установлены 22 воздушных камеры, открытые снизу; каждая пара камер работает на одну турбину Уэллса. Общая мощность установки 1000 кВт. Первые испытания были проведены в 1978 – 1979 гг. близ города Цуруока. Энергия передавалась на берег по подводному кабелю длиной около 3 км.

Норвежская промышленная волновая станция

В 1985 г. в Норвегии в 46 км к северо-западу от города Берген построена промышленная волновая станция, состоящая из двух установок. Первая установка на острове Тофтесталлен работала по пневматическому принципу. Она представляла собой железобетонную камеру, заглубленную в скале; над ней была установлена стальная башня высотой 12,3 мм и диаметром 3,6 м. Входящие в камеру волны создавали изменение объема воздуха. Возникающий поток через систему клапанов приводил во вращение турбину и связанный с ней генератор мощностью 500 кВт, годовая выработка составляла 1,2 млн. кВт.ч. Зимним штормом в конце 1988 г. башня станции была разрушена. Разрабатывается проект новой башни из железобетона.

Конструкция второй установки состоит из конусовидного канала в ущелье длиной около 170 м с бетонными стенками высотой 15 м и шириной в основании 55 м, входящего в резервуар между островами, отделенный от моря дамбами, и плотины с энергетической установкой. Волны, проходя по сужающемуся каналу, увеличивают свою высоту с 1,1 до 15 м и вливаются в резервуар площадью 5500 кв. м, уровень которого на 3 м выше уровня моря. Из резервуара вода проходит через низконапорные гидротурбины мощностью 350 кВт. Станция ежегодно производит до 2 млн. кВт. ч электроэнергии.

Английский "Моллюск"

В Великобритании разрабатывается оригинальная конструкция волновой энергетической установки типа "моллюск", в которой в качестве рабочих органов используются мягкие оболочки – камеры, в которых находится воздух под давлением, несколько большим атмосферного. Накатом волн камеры сжимаются, образуется замкнутый воздушный поток из камер в каркас установки и обратно. На пути потока установлены воздушные турбины Уэллса с электрогенераторами.

Сейчас создается опытная плавучая установка из 6 камер, укрепленных на каркасе длиной 120 м и высотой 8 м. Ожидаемая мощность 500 кВт. Дальнейшие разработки показали, что наибольший эффект дает расположение камер по кругу. В Шотландии на озере Лох-Несс была испытана установка, состоящая из 12 камер и 8 турбин, укрепленных на каркасе диаметром 60 м и высотой 7 м. Теоретическая мощность такой установки до 1200 кВт.

Волновой плот Коккерела

Впервые конструкция волнового плота была запатентована в СССР еще в 1926 г. В 1978 г. в Великобритании проводились испытания опытных моделей океанских электростанций, в основе которых лежит аналогичное решение. Волновой плот Коккерела состоит из шарнирно соединенных секций, перемещение которых относительно друг друга передается насосам с электрогенераторами. Вся конструкция удерживается на месте якорями. Трехсекционный волновой плот Коккерела длиной 100 м , шириной 50 м и высотой 10 м может дать мощность до 2 тыс. кВт.

В СССР модель волнового плота испытывалась в 700-х гг. на Черном море. Она имела длину 12 м, ширину поплавков 0,4 м . На волнах высотой 0,5 м и длиной 10 – 15 м установка развивала мощность 150 кВт.

"Утка Солтера"

Проект, известный под названием "утка Солтера", представляет собой преобразователь волновой энергии. Рабочей конструкцией является поплавок ("утка"), профиль которого рассчитан по законам гидродинамики. В проекте предусматривается монтаж большого количества крупных поплавков, последовательно укрепленных на общем валу. Под действием волн поплавки приходят в движение и возвращаются в исходное положение силой собственного веса. При этом приводятся в действие насосы внутри вала, заполненного специально подготовленной водой. Через систему труб различного диаметра создается разность давления, приводящая в движение турбины, установленные между поплавками и поднятые над поверхностью моря. Вырабатываемая электроэнергия передается по подводному кабелю. Для более эффективного распределения нагрузок на валу следует устанавливать 20 – 30 поплавков.

В 1978 г. была испытана модель установки длиной 50 м, состоявшая из 20-ти поплавков диаметром 1 м. Выработанная мощность составили 10 кВт.

Разработан проект более мощной установки из 20 – 30 поплавков диаметром 15 м, укрепленных на валу, длиной 1200 м. Предполагаемая мощность установки 45 тыс.кВт.

Подобные системы установлены у западных берегов Британских островов, могут обеспечить потребности Великобритании в электроэнергии.

Энергия ветра

Использование энергии ветра имеет многовековую историю. Идея преобразования энергии ветра в электрическую возникла в конце Х1Хв.

В СССР первая ветровая электростанция (ВЭС) мощностью 100 кВт была построена в 1931 г. у города Ялта в Крыму. Тогда это была крупнейшая ВЭС в мире. Среднегодовая выработка станции составляла 270 МВт.час. В 1942 г. станция была разрушена.

В период энергетического кризиса 70-х гг. интерес к использованию энергии возрос. Началась разработка ВЭС как для прибрежной зоны, так и для открытого океана. Океанские ВЭС способны вырабатывать энергии больше, чем расположенные на суше, поскольку ветры над океаном более сильные и постоянные.

Строительство ВЭС малой мощности (от сотен ватт до десятков киловатт) для энергоснабжения приморских поселков, маяков, опреснителей морской воды считается выгодным при среднегодовой скорости ветра 3,5-4 м/с. Возведение ВЭС большой мощности (от сотен киловатт до сотен мегаватт) для передачи электроэнергии в энергосистему страны оправдано там, где среднегодовая скорость ветра превышает 5,5-6 м/с. (Мощность, которую можно получить с 1 кв.м поперечного сечения воздушного потока, пропорциональна скорости ветра в третьей степени). Так, в Дании – одной из ведущих стран мира в области ветроэнергетики действует уже около 2500 ветровых установок общей мощностью 200 МВт.

На тихоокеанском побережье США в Калифорнии, где скорость ветра 13 м/с и больше наблюдается в продолжение более 5 тыс, ч в году, работает уже несколько тысяч ветровых установок большой мощности. ВЭС различной мощности действуют в Норвегии, Нидерландах, Швеции, Италии, Китае, России и других странах.

В связи с непостоянством ветра по скорости и направлению большое внимание уделяется созданию ветроустановок, работающих с другими источниками энергии. Энергию крупных океанских ВЭС предполагается использовать при производстве водорода из океанской воды или при добыче полезных ископаемых со дна океана.

Еще в конце Х1Х в. ветряной электродвигатель использовался Ф.Нансеном на судне "Фрам" для обеспечения участников полярной экспедиции светом и теплом во время дрейфа во льдах.

В Дании на полуострове Ютландия в бухте Эбельтофт с 1985 г. действуют шестнадцать ВЭС мощностью 55 кВт каждая и одна ВЭС мощностью 100 кВт. Ежегодно они вырабатывают 2800-3000 МВт.ч.

Существует проект прибрежной электростанции, использующей энергию ветра и прибоя одновременно.

Энергия течений

Наиболее мощные течения океана – потенциальный источник энергии(см.карту1). Современный уровень техники позволяет извлекать энергию течений при скорости потока более 1 м/с. При этом мощность от 1 кв.м поперечного сечения потока составляет около 1 кВт. Перспективным представляется использование таких мощных течений, как Гольфстрим и Куросио, несущих соответственно 83 и 55 млн. куб.м/с воды со скоростью до 2 м/с, и Флоридского течения (30 млн. куб.м/с, скорость до 1,8 м/с).

Для океанской энергетики представляют интерес течения в проливах Гибралтарском, Ла-Манш, Курильских. Однако создание океанских электростанций на энергии течений связано пока с рядом технических трудностей, прежде всего с созданием энергетических установок больших размеров, представляющих угрозу судоходству.

Система "Кориолис"

Программа " Кориолис" предусматривает установку во Флоридском проливе в 30 км восточнее города Майами 242 турбин с двумя рабочими колесами диаметром 168 м, вращающимися в противоположных направлениях. Пара рабочих колес размещается внутри полой камеры из алюминия, обеспечивающей плавучесть турбины. Для повышения эффективности лопасти колес предполагается сделать достаточно гибкими. Вся система "Кориолис" общей длиной 60 км будет ориентирована по основному потоку; ширина ее при расположении турбин в 22 ряда по 11 турбин в каждом составит 30 км. Агрегаты предполагается отбуксировать к месту установки и заглубить на 30 м, чтобы не препятствовать судоходству.

Полезная мощность каждой турбины с учетом затрат на эксплуатацию и потерь при передаче на берег составит 43 МВт, что позволит удовлетворить потребности штата Флориды (США) на 10%.

Первый опытный образец подобной турбины диаметром 1,5 м был испытан во Флоридском проливе.

Разработан также проект турбины с рабочим колесом диаметром