Журнал «Полдень XXI век» - Полдень XXI век, 2010, № 10

• Название: Полдень XXI век, 2010, № 10
• Автор: Журнал «Полдень XXI век»
• Издательство: OOO «Издательство "ВОКРУГ СВЕТА"»
• Жанр: Научная Фантастика
• Год: 2010
• ISBN: 978-5-98652-301-9

В номере:

Колонка дежурного по номеру Самуил Лурье

Истории, образы, фантазии

Людмила Макарова «Рубикон». Повесть

Александр Голубев «Рекрутер». Рассказ

Наталья Егорова, Сергей Байтеряков «Дело папы Карло». Рассказ

Натан Блай «Реверс». Рассказ

Сергей Соловьев «Ледяные ночи октября». Рассказ

Личности, идеи, мысли

Антон Первушин «В тисках энергетического кризиса»

Михаил Нехорошев «Фантастика страстей наших, или фантастика non fiction»

Сергей Стрельченко «Укус кактуса, или паразит поневоле»

Информаторий

Наши авторы

---

Но время идет, а нефть не кончается, цены на нее то растут, то падают, открываются новые богатые месторождения, и прокладываются новые трубопроводы. Вообще слухи о конце углеводородной эры оказались сильно преувеличены. Тем не менее энергетический кризис всё же может грянуть — потребление энергии растет очень быстро, и расширением добычи проблему уже не решить. К тому же нефть нужна в химической промышленности, и очень нерационально жечь ее просто так, оказывая дополнительное «давление» на окружающую среду.

Энергетики поняли это одними из первых, опередив футурологов, которые, сочиняя свои концепции будущего, часто забывают о самом главном — об энергии и способах ее преобразования. Еще в 1970-е была сформулирована концепция «газовой паузы» — то есть периода между двумя эпохами (не побоюсь этого слова!) в развитии энергетики: эпохами нефти и… угля.

Да-да, это не описка. Те, кто считает, что времена угля и пара ушли в прошлое, ошибаются. Уголь по-прежнему остается одним из самых приоритетных видов топлива, поскольку сравнительно дешев и его разведанные запасы огромны. Например, если говорить о странах СНГ, то разведанных запасов нефти нам хватит на 50 лет, запасов природного газа — на 70 лет, а угля — на 590 лет!

Однако есть нюанс — энергетика на каменном угле чрезвычайно затратна и грязна. Давно доказано, что по выбросам вредных веществ, в том числе и радиоактивному загрязнению, угольная энергетика превосходит атомную. В городах, снабжаемых угольными электростанциями, очень нездоровая обстановка. Поэтому было принято решение увеличить долю газа в энергетике страны, снизив вредное воздействие и обеспечив растущее потребление.

Тут надо вернуться к основам и напомнить читателям, что по методам преобразования энергии мы еще не вышли из XIX века и на обычных тепловых, и на атомных станциях стоят огромные турбины, которые вращает водяной пар. Сам же пар получается в котле или реакторе, по сути это огромные чайники. К сожалению, Вселенная устроена таким образом, что мы не можем преобразовать всю энергию, которую получаем в тепловом цикле, часть ее, довольно большую, нам приходится выбрасывать в окружающую среду. Для этого рядом с тепловыми станциями строят градирни (огромные толстые белые трубы гиперболоидной формы), а рядом с атомными выкапывают пруд-охладитель. Совершенство энергетической установки определяется коэффициентом полезного действия (к.п.д.), который можно повысить, например, за счет увеличения температуры в котле. Однако и разогревать рабочее тело (в данном случае пар) до бесконечности мы не можем: раньше или позже прогорят стенки.

Для повышения к.п.д. энергетики придумали использовать комбинированные установки. Представьте себе турбину, работающую не на паре, а на газе, который сгорает непосредственно в ее проточной части. Чем выше температура на входе в такую турбину, тем выше ее эффективность, но и на выходе температура газовой смеси всё еще очень высока. А если сделать так, чтобы выходящая смесь не улетала просто так, а грела воду в котле, к которому подключены небольшие паровые турбины? Таким образом мы резко повысим общую мощность и эффективность энергоустановки — экономия газа при этом составит аж 35 %! Долгое время развитие подобных парогазовых установок (ПГУ) с котлами-утилизаторами (КУ) сдерживалось отсутствием компактных систем охлаждения для мощных газовых турбин, позволяющих работать с высокими температурами. Но в середине 1990-х такие системы появились, и западные компании (ABB-Alstom, General Electric, Siemens, Pratt Whitney) выпустили на рынок целую серию мощных энергетических газотурбинных установок.

Природный газ хорош еще и своими свойствами. Прежде всего он бесцветен, не имеет запаха (то, что считается «запахом газа», на самом деле является запахом меркаптанов — специальных ароматизирующих веществ). Он высококалориен и при сжигании оставляет после себя только углекислый газ и водяной пар. И его очень много в России — то есть по разведанным запасам мы впереди планеты всей. По данным Международного газового союза, в мире имеется 118 триллионов кубометров доказанных запасов газа, в России доказанные запасы — от 48 до 64 триллионов кубометров (в этом вопросе источники разнятся, хотя с каждым годом количество доказанных запасов растет). Поскольку триллион кубометров газа примерно эквивалентен миллиарду тонн нефти, то можно утверждать, что доказанные запасы газа в нашей стране значительно превышают разведанные запасы нефти.

Газ хорош как топливо именно для городских электростанций, потому что в городах очень неравномерный график потребления, имеются утренние и вечерние пики, а электростанции с газовыми турбинами отличаются высокой маневренностью, допуская суточное снижение нагрузки до 50 %, в отличие от 30 % у угольных и 10 % у атомных станций.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что Россия еще в рамках Советского Союза начала тотальную газификацию. Столь развитого потребления газа, как в странах СНГ, нет больше нигде в мире. 68 % отопления в нашей холодной стране обеспечивается газом. Газовыми баллонами постоянно пользуются 18 миллионов человек. Энергетика давно и успешно осваивает этот вид топлива, еще в 1990 году все старые ТЭЦ в Москве были переведены на газ, а в настоящее время в черте столицы и на ее окраинах вырастают, словно грибы после дождя, малые электростанции с газотурбинными установками, в том числе созданными на основе авиационных двигателей.

Проблемы тотальной газификации

Казалось бы, перспективы самые радужные. Дешевое и экологически чистое топливо, которое вполне может заменить мазут и уран на электростанциях и бензин в автомобилях, — качай и пользуйся, получай удовольствие. Почему же энергетики постоянно говорят о том, что «газовая пауза» слишком и даже опасно затянулась (в 1970-е считалось, что она продлится не более 10–15 лет), а правительство призывает бизнесменов активнее инвестировать в проекты, связанные с каменноугольной энергетикой, которая грязна и малоэффективна?

Выясняется, что не всё так просто. Прежде всего наша газовая «мощь» завязана на крупные месторождения (Ямбург, Уренгой, Медвежье), сосредоточенные в Надым-Пур-Тазовском районе, которые дают 92 % всей добычи. Все эти месторождения находятся довольно далеко от мест потребления — газ поставляется по трем транспортным «коридорам» длиной свыше 3,5 тысячи километров. Эти коридоры представляют собой довольно сложные системы, состоящие из трубопроводов, газоперекачивающих станций и хранилищ. Серьезная авария (или теракт) на любом из них могут привести к срыву поставок и энергетическому коллапсу в европейской части России. Создание же новых «коридоров», как и освоение новых крупных месторождений, — довольно сложное и затратное дело. При этом потребность в газе растет: развитые государства оценили прелести газификации и готовы платить за него всё больше. Согласно оценке Международного газового союза, мировое потребление газа к 2030 году вырастет на 70-130 %. При этом основной прирост потребления придется на США и страны Азии, прирост в Европе ожидается более скромный, около 2 % в год, однако Европа и так уже давно подсела на «газовую иглу» и в абсолютных величинах это довольно весомые цифры. Таким образом, газ становится дефицитом, что не может не сказаться на его цене. И вот тут возникает серьезная проблема. К примеру, с громкого скандала началась эксплуатация прошедшего глубокую модернизацию второго блока Северо-Западной ТЭЦ, что под Санкт-Петербургом: ленточку торжественно перерезали, а газа для блока не нашли. По данным экспертов, как минимум девять новых энергоблоков, которые будут введены в эксплуатацию в ближайшее время, могут столкнуться с нехваткой топлива. Разумеется, газ можно купить не только у «Газпрома», но только «Газпром» торгует им по фиксированным заниженным ценам.

Фиксированные цены на газ внутри страны, которые в разы меньше мировых, были установлены волюнтаристским решением правительства еще в 1990-е годы. Считалось, что резкое подорожание газа и, соответственно, электроэнергии вызовет социальный взрыв. Взрыва избежали, но заложили мину замедленного действия под здание энергетики, а вместе с ней и экономики России.

Дело в том, что из-за искусственного антирыночного сдерживания цен на газ он был и остается наиболее дешевым видом топлива в нашей стране. Например, в 1999 году 1 тонна условного топлива (тут) стоила в виде газа — 263 рубля, в виде угля — 336 рублей, в виде мазута — 424 рубля. По другим данным, в среднем по стране цена на газ в 4–5 раз ниже цены на мазут, и даже в угольных регионах уголь стоит в 1,5–2 раза дороже, чем «голубое топливо». Как бы то ни было, сжигать природный газ даже в угольных регионах и дешевле, и эффективнее в экологическом плане, нежели другие виды топлива. Пользуясь дешевизной газа, энергетики, вместо того чтобы использовать «газовую паузу» для создания новых технологий, форсируют использование газа как топлива. Это чрезмерное потребление в последние годы не компенсируется приростом запасов за счет новой разведки, освоения новых месторождений. Балансовые запасы газа сокращаются, ведь имеющиеся месторождения не бездонны, и сохранение газовой ориентации грозит тем, что однажды большая часть российских ТЭС останется без топлива.