Прогнозная ефективність енергетики: хозяйственно-философские і соціальні аспекти

Прогнозная ефективність енергетики: хозяйственно-философские і соціальні аспекты

Д.М. Суворов, кандидата технічних наук (Вятський державний університет).

Энергия і енергоефективність в сучасному хозяйстве

Использование людиною сил природи задоволення і нарощування потреб притаманно всього антропогенезу, але найбільш бурхливими темпами воно розширюється під час останніх стадіях громадського розвитку, і особливо швидко — на індустріальної стадії.

Количественной мірою перетворення різних форм матеріального руху (що з тих — у інші, і у тих самих форм) в часі та у просторі є, як відомо, енергія. Щодо до господарську діяльність людей енергоспоживання виступає у вигляді використання людиною матеріального руху на деяких вихідних формах в процесах виробництва, транспортування, зв’язку й інформації, забезпечення комфортних умов і та з метою. У цьому відбуваються не тільки суто кількісні, а й якісних змін об'єктів і систем, що становлять джерела первинної енергії, і вони змінюють або свій енергетичний потенціал (зменшуючи його позбавляючи зовсім), або фізико-хімічну форму (горіння палива, розподіл чи синтез атомних ядер), то є енергетичні зміни завжди опосредуются матеріальними. Енергетичні ресурси — це запас носіїв первинної енергії, доступних для вилучення й використання їх у тих чи інших технологій (як освоєних, і розроблюваних, і навіть потенційно можливих). Нагадаємо, що джерела та відповідні їм ресурси діляться на дві категорії: поновлювані і невідновлювані. Більше умовним був частиною їхнього розподіл на традиційні (освоєні в широких масштабах) і нетрадиційні (або осваиваемые, або що нерентабельні і розробити). До невозобновляемым традиційним ресурсів відносять копалину паливо (вугілля, горючі сланці, торф, нафту й війни газовий конденсат, природний і попутний газ), ні з кінця століття і ядерну паливо, а до поновлюваним — енергію води та біомасу (дрова, відходи лісопереробки тощо.). До нетрадиційним відносять сонячної енергії, і навіть джерела чи ресурси, використовувані у низці нових та розвитку напрямів (наприклад, в термоядерної енергетиці, водневої енергетиці).

Хозяйственное освоєння людством енергетичних ресурсів, починаючи із застосування мускульною сили тварин, висуває три основні проблеми:

возобновления ресурсів чи його исчерпаемости;

эффективности витрат праці, живої і упредметненого, необхідних залучення відповідних ресурсів;

экологических наслідків розробки, використання коштів і поновлення (чи вичерпання) енергетичних ресурсів.

Последняя з кінця століття вводиться до складу глобальної екологічної проблеми, що з всієї антропогенної діяльності, і трактується різними дослідниками як проблема стійкого розвитку людства («sustainable development»), кращого майбутнього для прийдешніх поколінь, забезпечення живучості цивілізації, глобальної коеволюції природи й суспільства, ноосферогенеза (див. роботи М.М. Моїсєєва, в частности: Моисеев М. М. Розставання з простотою. — М.: Аграф. 1998, і навіть, наприклад, статтю: Поляков В.І. Неминучість розвитку глобальної екологічної кризи у ХХІ столітті // Енергія: економіка, техніка, екологія. № 9. 2002.). До цієї глобальної проблематики у тому чи іншою мірою прилягають дві інші проблеми, причому перша їх має скоріш природний характер, а друга — скоріш хозяйственный, экономический. У той самий час ясно, що господарська діяльність коїться людиною в природної середовищі, та цього середовища, пов’язані і з споживанням її ресурсів, і зі своїми перетворенням, що неспроможні не відбиватися й у характері, й у результатах, й у значенні, й у перспективи такий діяльності, і її целеценностных характеристиках. Розглянемо три зазначені проблеми більш змістовно і з урахуванням їхньої взаємозв'язків.

Овладение будь-яким енергетичним ресурсом та її використання вимагає витрат живої і упредметненого праці. Додаткові витрати потрібні доведення ресурсу до місця безпосереднього споживання і її переробки із отриманням кінцевого результату (продукту чи послуг). У процесі перетворення ресурсу він зникає як такий у місці свого первинного буття (це й називається освоєнням, виробництвом чи здобиччю первинного ресурсу), у своїй саме матеріальне рух зазнає зазвичай одну чи кілька змін своєї форми і через це набуває форми кінцевого споживання. У цьому формі воно або опредмечивается у відповідній продукті чи послузі, або, водночас, перетворюється на диссипативную (розсіяну в просторі) форму, недоступну для повторного споживання. Якщо місце та палестинці час освоєння первинного ресурсу та споживання кінцевого ресурсу істотно розділені, то процесі передачі руху під часу й просторі частина ресурсу витрачається. З іншого боку, частина ресурсу витрачається зазвичай також за зміні форм руху. Витрачене при транспортуванні і зміні форм руху кількість ресурсу жевріє зовсім, а перетворюється на форми, недоступні для використання, переважно у форму розсіяною теплоти (електромагнітного випромінювання), що позначається терміном «диссипация енергії». Поновлюваний ресурс (наприклад, вода, порушена на певну висоту), втративши свій енергетичний потенціал на процесі использования, затем може знову її набути, скажімо, за рахунок енергії Сонця, підтримує круговорот води у природі. Сонце забезпечує поновлення та інших ресурсів, які можуть або змінювати фізичну форму у процесі їх споживання (енергія дров та інших видів біоресурсів), або змінювати її (енергія вітру, забезпечувана глобальної циркуляцією атмосфери). Що ж до невідновлюваних ресурсів, всі вони або втрачаються безповоротно у свого споживання (наприклад, запаси природного урану), чи їх відновлення теоретично можливо, але темпами, в сотні й тисячі раз поступалися інтенсивності їх споживання. Це першу чергу належить до запасам викопного палива. І тут важливо відзначити, що паливо за його споживанні набуває іншу хімічну форму і перетвориться в речовини (золу, водяну пару, вуглекислий та інші гази), які змінюють склад земної кори, атмосфери і гідросфери. З іншого боку, речовини, які у складі палива (вуглеводні та інших.), служать фахівця в царині ролі сировини для виробництва різноманітних продуктів, і якщо використанню палива на енергетичних цілях є чимало рівноцінних альтернатив, то ефективність інших напрямів хімічного сировини найчастіше істотно поступається вуглеводням нафти чи газу.

Важным економіки енергоспоживання є поняття енергоефективності. Енергоефективність передбачає мінімізацію витрати енергетичного ресурсу (первинного або у тій чи іншій реформованій формі, наприклад, як електроенергії, енергії пара, гарячої) і при отриманні деякого корисного ефекту (скажімо, охолодження продуктів до заданої температури, висвітлення кімнати, забезпечення теплового комфорту у конкретній приміщенні, роботи ніякого устрою, наприклад, телевізора). У результаті науково-технічного прогресу, з одного боку, зменшується удільне енергоспоживання приладів, поліпшується теплова ізоляція, збільшується холодильний коефіцієнт, створюються ефективніші освітлювальні прилади. З з іншого боку, люди з’являються нові потреби і розширюються колишні, що призводить до зростання энерго-потребления (поява нових побутових пристроїв, таких як персональні комп’ютери, збільшення площі квартир, персональна автомобілізація, велика транспортна рухливість). Що ж до перетворення ресурсу над форму кінцевий продукт або ж послуги, де він опредмечивается, а лише проміжну чи кінцеву форму енергетичного ресурсу, то тут енергоефективність окреслюється мінімізація втрат енергії всіх етапах перетворення (як за формою руху, і у просторі чи у часі). У сутності, казати про втрати у разі терминологически ні вірно, адже насправді йдеться про витрати ресурсу на перетворення форми і на доставку його до споживача у потрібний місце та палестинці час. Зрозуміло, такі витрати який завжди вперше і не повною мірою можна вважати недоцільними, та його вдається скоротити організаційними чи технічними заходами, але при цьому, як правило, потрібно інтелектуальний і тяжка фізична працю й капітал.

В остаточному підсумку ефективне енергоспоживання характеризується сукупністю і взаємодією наступних ресурсів:

первичного (природного енергетичного);

трудового, який буде необхідний оволодіння первинним ресурсом, його перетворення, транспортування і забезпечення кінцевого споживання, зокрема інтелектуального ресурсу, упредметненого в технологіях й західної частини залучених до процесу матеріальних ресурсів;

материальных ресурсів, включених у процес видобутку, перетворення, транспортування та споживання, як машин, механізмів, пристроїв, мереж, транспортних засобів, технологічних агрегатів, і навіть природних неенергетичних ресурсів.

Основная частка матеріальних й інтелектуальних ресурсів є упредметнений працю, реалізований у технологіях. Проте задля підвищення ефективності процесу необхідно створити і реалізовувати нові технологіії, а цього необхідно, зокрема, і підвищення капіталізації енерговиробництва. Різні види ресурсів немає і різні енергетичні технології вимагають різного співвідношення живої і упредметненого праці, наводять до різним екологічними наслідками (при реалізації технології). Результат реалізації нових технологій виражається, зазвичай, у зниженні витрати енергії видобутку, перетворення і споживання ресурсу, соціальній та зменшенні екологічних збитків, але, можливо пов’язані з великими капітальними витратами на одиницю кінцевої продукції.

Таким чином, загалом поняття енергоефективності включає у собі мінімізацію витрат і невідповідностей в тріаді витрат «енергетичний ресурс-труд-капитал переважають у всіх формах». Тож у різних економічних та соціальних умовах, в різних співвідношеннях між вартістю первинного енергетичного ресурсу, праці та капіталу виробника, з одного боку, та вартістю або цінністю кінцевий продукт (товару або ж послуги) у споживача, з іншого боку, уявлення про энергоэффективном підході може істотно трансформуватися. До того самі витрати праці та капіталу беруть у себе і визнані суспільством необхідними витрати ліквідацію чи мінімізацію екологічних збитків розробки даного ресурсу (зокрема, від безповоротного вилучення його з природного довкілля).

Особенности соціально-економічних процесів використання енергетичних ресурсів у світі й у России

В зараз у світі діють дві протилежні тенденції, які стосуються енергоспоживанню. По-перше, обумовлена принципом мінімізації витрат тенденція до зменшення витрат енергетичних ресурсів, праці та капіталу забезпечивши якогось розумного рівня кінцевого споживання; по-друге, яка з ідеології економічного зростання (самовозрастания капіталу) тенденція до підвищення обсягу й видів кінцевого споживання, включно пов’язане з підвищенням споживання енергії. Друга тенденція проявляється у найбільш зримому вигляді у суспільствах західного типу для найбагатшої і мобільного його частину, соціальній та та розвитку суспільствах, для яких притаманний приріст подушного енергоспоживання переважають у всіх соціальних шарах, крім найбідніших. Для заможних верств соціуму величина витрат на енергозбереження зазвичай щодо невелика, тому можуть поступово переорієнтовуватися під самі екологічно чисті чи престижні види енергетичних ресурсів, і навіть на автономне енергозабезпечення, зокрема малі геотермальні, сонячні, теплонасосные системи, дизель-генератори тощо. Ці верстви більшою мірою націлені на споживання «зеленої» енергії, тобто виробленої, на думку обслуговуючих їх експертів, з мінімальним збитком довкілля. Деякі технології, спочатку доступні для елітарного споживання, поступово стають масовими, дешевшають і захоплюють велику частку ринку відповідних послуг.

Общество зростання споживання неспроможна саме собою зупинитися в кількісної та якісної експансії споживання, а отже — і кількісно нарощуванні кінцевого споживання енергії. Зазвичай, це пов’язано з вичерпанням тій чи іншій ресурсної бази чи наростанням екологічних загроз. Західне суспільство на становище розвитком нових енергетичних технологій (включаючи найприйнятніші з екологічної погляду), перенесенням особливо небезпечних виробництв і відходів у треті країни, і навіть прагненням забезпечити контроль над які залишаються ресурсами, включаючи потенційні, їх із розробкою та доставкою до споживачів. Основне, що потрібно у своїй від інших країн (і південь від Росії у тому числі) — це, з одного боку, розумність споживання ними тих чи інших ресурсів (енергоефективність), з іншого боку, мінімізація глобальної екологічної шкоди, і навіть можливість цих країн поставляти ресурси на світових ринках на тривалу перспективу.

Развивающиеся країни прагнуть збільшити споживання енергоресурсів у межах зростання економік та формування більш широкого шару заможним людям. У цьому їм найважливіше економічні аспекти енергоспоживання, а екологічні, зазвичай, другорядні. Тому за наявності дешевого вугілля їх електроенергетика виходить з твердому паливі, а викиди теплових електростанцій (ТЕС) очищаються тільки від золи і сажі. Навіть Китай почав будувати ТЕС, обладнані сучасними системами сіроі азотоочистки, лише ХХІ столітті, коли, що називається, дихати вже стала нічим. Якщо країну є свій чи дешевий імпортний газ, чи відповідні потужності нафтопереробки, електроенергетика може базуватися на парогазових ТЕС, мають ККД = 50−55% при питомих капітальних витратах, які перевищують 800 долл./кВт, і випускають лише одне такого роду продукцію — електроенергію (на конденсаційних ТЕС). Такі країни принагідно розвивають ще й атомну енергетику (зокрема для диверсифікації виробництва), де питомі витрати становлять 1000−1500 долл./кВт, а паливо поки обходиться дешевше, ніж органічне (на одиницю корисного ефекту). Такі самі системи щоб одержати електроенергії, як сонячні чи вітрові, розвиваються більшою мірою в в країнах Заходу, поки що вони одержали понад капіталомісткими і менше потужні, ніж системи з тепловими двигунами, й важче вписуються в існуючі енергосистеми. Але як локальні системи, вони поширені скрізь, де є підходящі погодні умови і платоспроможні споживачі. Що стосується гідроенергетики, вона у вищій чверті ХХ століття й у поточному столітті розвивається доволі мляво. Це з тим, що розвинених країн вже освоїли найбільш підходящі створи спорудження ГЕС, а та розвитку країн гідроенергетика виявляється надмірно капіталомісткої. З іншого боку, в районах з великою щільністю населення, зосередженого на берегах річок, спорудження ГЕС нерідко призводить до великого збитку від переселення і деградацію традиційної господарську діяльність.

Две інші найважливіші сфери енергоспоживання — теплопостачання й забезпечення моторним паливом транспортних засобів. Теплопостачання грає помітну роль лише у розвинених країн, переважно з помірним і холодним кліматом, а забезпечення моторним паливом залежить в основному від інтенсивності автомобілізації й у якійсь мірі від географічних масштабів держави, його зв’язку з сусідами і щільність населення. У країнах із теплим кліматом, соціальній та слабоурбанизованных регіонах більшості країн світу теплопостачання забезпечуються головним чином автономними системами, нерідко із застосуванням місцевого палива, включаючи дрова і відходи сільськогосподарського виробництва, але частка такого теплоспоживання невелика, та й врахувати його буває часто важко. Моторне паливо більшість типів транспортних засобів, працівників двигунах внутрішнього згоряння, газотурбінних і реактивних двигунах, виробляється з нафти. Невелика частина моторних палив має своїм первинним джерелом тверде паливо (як її газифікації), природного газу, відходи сільгоспвиробництва, а перспективним моторним паливом є молекулярний водень, який вироблятися з природних вуглеводнів, включаючи вугілля, або з води з допомогою додатково інший первинної енергії (атомної, термоядерної, сонячної, гідравлічної тощо.).

Для світу загалом характерна ситуація, як у енергоспоживання в усі більшою мірою втягуються ресурси органічного палива, серед останніх — нафта і природний газ, запаси яких планеті найбільш обмежені. Це тим, що технології використання тих ресурсів найменш капиталоемки. Науково-технічні програми, пов’язані з освоєнням інших первинних ресурсів, фінансуються і як реалізуються слабко, оскільки потенційна конкурентоспроможність перспективних розроблюваних технологій неочевидна. Через це останні 30 років не приділяють уваги розробці нових технологій у атомної енергетики (відтворення палива, нових типів реакторів, переробки нафти та трансмутації відпрацьованого палива), в термоядерної енергетиці (понад десять років неспроможна розпочатися будівництво демонстраційного реактора), у водневій та вугільної енергетиці та ін. Існуючі технології паливної енергетики наводять як до прогрессирующему вичерпаності ресурсів, до забруднення довкілля шкідливими газоподібними викидами (повного та неповного згоряння), викидами твердих частинок, до нагромадженню обсягів золи і шлаків в відвалах. З паливної енергетикою, очевидно, пов’язана й так звана проблема «і глобального потепління», хоча вона, звісно, має безпосередній стосунок до всієї антропогенної діяльність у біосфері.

Ситуация у енергетичному господарстві Росії вкрай своєрідна та значною мірою відрізняється від становища як у країнах Заходу, і у нових індустріальних гігантах Сходу. У нашій країні впродовж останніх п’ятнадцяти років стався спад виробництва та споживання електричної й теплової енергії, а також усіх видів палива (крім моторного) за збереження переважно всіх форм енергетичної інфраструктури. Це з скороченням громадського виробництва та переходом економіки на переважно ринкові механізми відтворення (хоча сказати, яка була частка таких механізмів в планової економіки та як і стала нині у монопольних галузях сучасного господарства, важко). Щоправда, останні 5 років намітилася тенденція до зростання виробництва у багатьох галузях, але загалом рівень ВВП 1991 р. доки досягнуть.

Что стосується енергетики Росії, то тут вироблення електроенергії знизилася приблизно 30% проти 1990 р., і істотного його зростання (більш 1−2% на рік) немає навіть у останні роки. Виробництво основних видів палива на країні початок збільшуватися після 1998 р., причому особливо бурхливо — у нафтовидобувній промисловості, проте, попри докризовий рівень видобуток ні вугілля, ні газу, ні повз нафту до 2005 р. не вийшла. Теплове споживання на промисловості також істотно знизилося, тоді як теплопотребление комунально-побутового сектора після деякого зниження знову почала зростати, щоправда, переважно, децентралізованих систем, і навіть через підключення нових споживачів на місцях нового будівництва. Проекти відновлення та розвитку енергетичної інфраструктури переважно реалізуються в області топливодобычи (часом з’являтимуться нові родовищ й застосування їх нових технологій розробки старих), меншою мірою — трубопровідного транспорту, й споруди експортних терміналів, у ще меншою мірою — інфраструктури систем централізованого теплопостачання (крім Москви й окремих об'єктів решті регіонів) і початок будівництва або реконструкцію ТЕС. Що ж до електроенергетики, то завершено будівництво трьох енергоблоків на Балаковської, Ростовської і Калінінської АЕС і радіомовлення продовжується спорудження ще кількох аналогічних об'єктів. У гидроэнергетике після періоду багаторічної консервації продовжене будівництво Бурейской ГЕС Далекому сході з’явилися й вирішується питання про поновлення будівництва Богучанської ГЕС на Ангарі. Більше докладний аналіз проблем російської електроенергетики і теплоенергетики буде представлено наступних статтях.

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із сайту internet.