Сравнительная энергетическая эффективность энергоресурсов в контексте смены экономической парадигмы

В ХХ веке потребление энергоресурсов выросло с 576 в 1900 году до 12 476 млн.т. нефтяного эквивалента в 2012 году. В том числе годовое потребление угля выросло с 517 до 3730 млн.т.н.э., потребление нефти с 20 до 4130 млн.т, потребление газа выросло с 6 до 2987 млн.т.н.э. Среднегодовой темп прироста потребления угля составил 1,8%, нефти – 5,7%, газа – 6,6%, гидроэнергии - 4,6%. В целом среднегодовой темп роста потребления первичных энергоресурсов составил 3% [1].

В условиях 20-кратного увеличения энергопотребления в ХХ веке в динамике мирового топливно-энергетического баланса (ТЭБ) преобладали следующие тенденции: сокращение доли угля с 89% до 30%; рост доли нефти с 3,5% до 33%; рост доли газа с 1% до 24% (рис. 1).

В настоящее время уголь, нефть и газ являются тремя «китами» мирового ТЭБ.

Можно выделить несколько тенденций, которые сформировались на рынке энергоресурсов в последнее десятилетие:

развитие и рост доли в ТЭБ возобновляемой энергетики;

вовлечение в разработку трудноизвлекаемых запасов нефти и газа;

развитие альтернативных технологий в качестве замены жидкому моторному топливу (электромобили, сжатый газ т.е. газомобили); развитие альтернативных технологий получения жидкого топлива: биотопливо, сжижение угля и газа.

Рис. 1. Доли энергоресурсов в мировом ТЭБ за 2012 год (данные Бритиш Петролеум).

Если искать причины, по которым возникли данные тенденции, то можно указать на две главные: экологические проблемы и пик добычи традиционной нефти.

Проблемы, связанные с экологией от использования угля, нефти и газа широко обсуждаются, и существует единое мнение, что необходимо стремиться к таким технологиям, которые оказывают наименьшее негативное воздействие на окружающую среду. Электромобили, биотопливо и отчасти газомобили позиционируются, в том числе, таким образом.

С другой стороны, начиная с 2003 года добыча традиционной нефти достигла своего пика, и сейчас наблюдается так называемая «полка» добычи на уровне 72-75 миллионов баррелей в день. Одновременно с достижением пика выросли цены на нефть до 100-120 долларов за баррель, и, не смотря на высокие цены, адекватного увеличения объемов добычи не произошло. Вместо этого начали развиваться технологии добычи трудноизвлекаемой нефти (сланцевая нефть) и разрабатываться запасы нетрадиционной нефти (битуминозные пески, горючие сланцы). Также активно развиваются различные технологии представляющие альтернативу нефти как источнику жидкого топлива (сжижение газа и угля, биотопливо), так собственно и самому жидкому топливу (электромобили, газомобили).

Логика добычи любых природных ресурсов заключается в том, что сначала добываются самые легкие в плане добычи запасы, и затем тяжелые. Поэтому, вовлечение в разработку трудноизвлекаемых запасов нефти говорит, в том числе о том, что нет достаточного объема легких запасов. Для нефтедобычи наступает время тяжелых запасов.

Вовлечение в разработку трудноизвлекаемых запасов означает, что придется затрачивать больше усилий для их извлечения, что в конечном итоге скажется на себестоимости добытых ресурсов.

Но энергоресурсы добываются в первую очередь с целью получения энергии, поэтому важно знать сравнительную энергетическую эффективность добычи традиционных, трудноизвлекаемых и любых других энергоресурсов. Представляется очевидным, что энергетическая эффективность разработки трудноизвлекаемых запасов будет меньше, чем легких, вопрос во сколько раз.

По определению энергетическая эффективность – это отношение затраченной энергии на добычу к добытой энергии (EROEI – energy return on energy invested) [2, 3]. Впервые данный показатель предложил рассматривать в 70-х годах американский ученый-биолог Чарльз Холл, когда изучал миграцию рыб. Тогда он сформулировал утверждение, что «хищник не может тратить на охоту больше энергии, чем он получает в результате охоты». Позже он перенес эту идею на добычу энергоресурсов: мы не можем тратить энергии на добычу ресурса больше, чем в итоге получим.

EROEI = Энергия полученная / Энергетические затраты, связанные с добычей, первичной подготовкой и доставкой до точки отгрузки с промысла

Из формулы следует, что возможны три принципиально разных случая:

• 1.    EROEI = 1 - на одну единицу полученной энергии пришлось

• 2.     EROEI   <1   -   добыча   (производство)   энергоресурса

• 3.     EROEI   >1   -   добыча   (производство)   энергоресурса

затратить количество энергии равное полученной. Производство энергии состоялось с нулевым результатом и является по сути бессмысленным.

энергетически убыточно, и потому неприемлемо.

энергетически прибыльно.

Также из формулы следует, что:

• 1.    Значение EROEI зависит от теплотворной способности

• 2.    Значение EROEI зависит от технологии добычи энергоресурса

• 3.    В случае если энергоресурс не имеет формы накопления, то

энергоресурса на единицу объема (массы).

EROEI зависит от технологии производства энергии на соответствующих энергоустановках.

Условно все энергоресурсы и технологии можно разделить на:

• •В ыскокоэффективные (EROEI >50): нефть, газ, уголь, атомная и гидроэнергетика.

Среднеэффективные (EROEI = 50-10): сланцевые нефть и газ, битуминозные пески, ветровая и солнечная энергетика.

Низкоэффективные (EROEI < 10): горючие сланцы, моторный этанол из кукурузы, биодизель.

В прошлом веке последующие за углем новые энергоресурсы – газ, нефть, уран – с энергетической точки зрения являются высокоэффективными. В экономику поступали высокоэффективные энергоресурсы, и в итоге общество получало огромное количество энергии при относительно низких энергозатратах. Новые энергоресурсы и технологии менее эффективны, чем ставшие традиционными нефть, газ и уголь. Получается, что первыми были открыты и использованы самые эффективные энергоресурсы, и сейчас вынуждено наступает время менее эффективных.

Таблица 1.

Энергетическая эффективность энергоресурсов

Начало ХХ века.	Начало ХХI века.
Высокоэффективные новые энергоресурсы. EROEI > 50: >   Нефть >   Газ >   Уран >   Гидроэнергетика	Средне и низкоэффективные энергоресурсы. EROEI < 50: >    Ветровая, солнечная энергетика >    Сланцевые газ и нефть >    Битуминозные пески >    Горючие сланцы >    Топливо из биомассы

История использования энергоресурсов показывает, что в прошлом имел место быть переход от менее эффективных энергоресурсов (дрова) к более эффективным (уголь, нефть, газ). Тогда как в ХХI века наблюдается вынужденный переход от высокоэффективных энергоресурсов к средне и низкоэффективным. В том числе, это скажется в появлении постоянного негативного фона в экономике, и со временем этот фон будет только усиливаться.

Переход от более эффективных к менее эффективным энергоресурсам можно проиллюстрировать как приближение к энергетическому «обрыву». Смысл заключается в том, что по мере вовлечение всё менее эффективных энергоресурсов в экономику, всё большая часть энергии и усилий общества отвлекается на добычу, и соответственно меньше энергии остается для развития.

Рис. 2. «Энергетический обрыв».

В настоящее время имеющиеся запасы угля и газа позволяют уверенно говорить, что в обозримом будущем «падение с обрыва» нам не грозит, но в стратегической перспективе обязательно надо принимать во внимание, что хотя и очень медленно, но движение к «обрыву» имеет место быть.

Данное движение является двояким в плане экономической оценки. С одной стороны, на примере США, высокопоставленными чиновниками говорилось, что разработка сланцевых запасов дала экономике новые рабочие места и новые заказы для промышленности, что является позитивным моментом в микроконтексте. Но с другой стороны очевидным является то, что чем меньше усилий тратится на добычу необходимых для существования ресурсов, тем больше сил и времени остается на развитие, и поэтому в макроконтексте данная тенденция, конечно же, является негативной.

В действующей экономической модели в основе лежит идея бесконечно растущего потребления. Растущее потребление влечет за собой возрастающую нагрузку на экосистему Земли. Экологические вопросы рассматриваются повсеместно и принимаются те или иные меры для смягчения воздействия. Но кроме экологических последствий, бесконечно растущее потребление входит в противоречие фактом физической ограниченности экосистемы Земли: невозможно бесконечно расти на физически ограниченной Земле. Пик добычи традиционной нефти является тому подтверждением, и рано или поздно при условии дальнейшего роста потребления, экономика будет сталкиваться всё с новыми и новыми природными ограничениями.

Для разрешения данной проблемы требуется новая экономическая модель, в которой вместо идеи бесконечно растущего потребления должна быть заложена идея развития экономики с учетом физических возможностей экосистемы Земли. Данная проблема неоднократно поднималась и известна по работам как отечественных, так и западных ученых. В частности, в работах «Римского клуба» проблему предполагается решить в рамках концепции «Устойчивого развития». Под термином «устойчивое развитие» понимается не «постоянный рост ВВП» во что бы то ни стало, как это часто ошибочно принимается, а такое развития, в котором ориентация научно-технического прогресса направлена на максимально эффективное использование природных ресурсов с целью обеспечения комфортных условий для жизни как текущему, так и будущему поколению.

В прошлом веке это носило скорее теоретический характер, тогда как в настоящее время мы уже столкнулись с одним из пределов – пиком добычи традиционной нефти, в связи с чем возникала срочная необходимость переходу к устойчивому развитию в этом секторе экономике. Идея устойчивого развития в условиях пика добычи нефти предопределяет дальнейшее развитие автомобилестроения в направлениях: акцент на экономичности новых моделей автомашин;

переход на сжатый газ в качестве моторного топлива; электромобили, гибридные автомобили.

Одновременно с адаптацией автомобилестроения под новые условия, возможно подойти к проблеме с другой стороны, а именно - предложить альтернативу самим автомобилям:

развитие общественного транспорта.

развитие подхода «удаленного рабочего места».

Взятые вместе все меры одновременно с развитием альтернативных технологий производства жидкого топлива и разработкой трудноизвлекаемых и нетрадиционных запасов нефти позволят выйти на траекторию устойчивого развития добычи и использования жидких энергоресурсов.

В настоящее время у экосистемы Земли пока еще имеется существенный резерв для поддержания жизни большинства населения в комфортных условиях. Но если не сделать идею максимально эффективного использования природных ресурсов основной для выработки стратегии развития экономики, а продолжать руководствоваться идеей бесконечно растущего потребления, то вскоре появятся новые пики, уже связанные не только с энергоресурсами. При этом, противоречие между растущим потреблением и ограниченностью природных ресурсов будет всё острее и острее, и в итоге всё разрешится, очевидно, не в пользу потребления [4].

Особое значение в условиях дефицита традиционных энергоресурсов приобретает эффективное природопользование, когда ценность результатов хозяйственной деятельности превышает ценность потребляемых при этом природных ресурсов [5-7].

Современное человечество условно можно разделить на три группы: 1) тех, кто использует Землю как пространство проживания; 2) тех, кто использует Землю как пространство обогащения и 3) тех, кто использует Землю как пространство «симбиоза» человека и природы с взаимощадящими, взаимообогащающими, взаимосберегающими технологиями природопользования.

Первая группа населения Земли не имеет особых перспектив развития, вторая – приведет к экологической катастрофе. Будущее за третьей группой населения.

В современном мире, в зависимости от особенностей результатов деятельности, сформировалось два направления эффективного природопользования: деятельность для личного обогащения – преобразование природных ресурсов в излишества и деятельность для обеспечения жизни – преобразование природных ресурсов в необходимости.

Будущее человечества – эра кротких. Россия может и должна стать локомотивом и лидером мира кротких. «Блаженны кроткие, ибо они наследуют землю (Мф.5, 5)». В нашем понимании Мир Кротких - это мир без излишеств, мир рачительного хозяйствования, мир высокоэффективного природопользования как антипод Мира Потребления – мира излишеств, мира расточительного хозяйствования, мир низкоэффективного природопользования.

Суть предлагаемой стратегии состоит в использовании различий существования общества потребления, расточительности и общества кротости, рачительности. Ресурсы общества потребления направляются, в основном, на производство и потребление излишеств. Ресурсы общества кротости – на производство и потребление необходимостей, в том числе технологических. Необходимости предназначены для обеспечения полноценной жизнедеятельности людей в рамках справедливого распределения ресурсных возможностей. То есть, когда деяния соответствуют воздаяниям. Излишества существуют для обеспечения неограниченно растущего превосходства условий жизни отдельных «персон», требующего чрезвычайных затрат ресурсов.

Необходимости и излишества отличаются эффективностью использования ресурсов при реализации своих способов достижения эквивалентных целей. Эквивалентность означает равенство целей по функциональному предназначению, но различие по качественному осуществлению: скромному или роскошному.

Необходимости и излишества имеют равные функциональные наполнения, но необходимости всегда дешевле излишеств. Отсюда, стоимость излишеств повышает пресловутый (дутый) «престиж» их обладателей. Однако, с позиций природопользования производство и потребление необходимостей выгоднее, так как, осуществляется с высокой эффективностью использования природных ресурсов, а излишеств – при низкой.

Именно эти различия, в ходе построения мира Кротких, мира неизбежного будущего, дадут возможность подняться Российской экономике и превзойти экономики развитых стран. России не нужно стремиться в общество потребления. Те, кто им управляет, не позволят России занять достойное место. Замена же излишеств на необходимости позволит мобилизовать ресурсы России на постепенное, но устойчивое, поступательное развитие экономики страны.

Россия может быть независимой и преуспевающей, только став страной рачительного хозяйствования. Это значит, что ресурсы страны должны обеспечивать главным образом необходимости (на начальном этапе преимущественно технологические). Излишества же не должны разорять экономику страны.

Взамен нынешней разнузданной пропаганды роскоши должна быть научно обоснована и талантливо организована апология образа жизни Кротких, при формировании негативного отношения общества к потреблению излишеств, рассматривая хвастовство роскошью как недостойное, омерзительное поведение, как мотовство и бессовестное расхищение ресурсов общества и страны.

Чрезмерное потребление излишеств аморально, так как следствием концентрации излишеств в собственности единиц является неизбежное лишение необходимого миллионов обездоленных. Но даже общество Кротких не может и не должно лишать себя некоторой доли излишеств, для обеспечения необходимого психологического комфорта. Однако доминировать должны необходимости.

Эффективное природопользование предполагает взаимосвязь и единство трех сфер деятельности населения: 1) технологическое воплощение; 2) энергетика деятельности и 3) ментальная база (рис.3). Как видно из рисунка, культура природопользования становится важнейшим фактором устойчивого развития.

Культура природопользования - обретённые знания, умения и навыки освоения природы, определяющие уровень ответственного потребления природных ресурсов в сфере общественно-производственной деятельности, направленной на удовлетворение потребностей человечества. Это также научное направление, изучающее принципы рационального использования природных ресурсов, в том числе факторы антропогенных воздействий на природу и их последствия для человека. При этом культура природопользования не только поощряет и закрепляет необходимые для этого правила и нормы, но и выступает как координирующая сила, осуществляя при помощи системы запретов, различение «добра» и «зла» для человечества и природы в процессах природопользования, регулирование хозяйственной деятельности на территории с учетом природно-ресурсного потенциала природных систем и их устойчивости.

Ментальный базис

1. Организационный фундамент.

2. Культура природопользования.

3. Добродетели и креативная активность

Технологическое воплощение

Энергетика деятельности Временная эффективность 1) развития отраслей, 2) ресурсного обеспечения, 3) антикризисного развития

• 1.    Эффективное природопользование.

• 2.    Антикризисное развитие.

• 3.    Справедливая система эффективного научно обоснованного природопользования

Рис. 3. Единство трех сфер деятельности населения

Культура природопользования – это мембрана, сквозь которую человек взаимодействует с природой. Если культура природопользования низкая или ее нет вовсе, то мы «не можем искать милостей от природы, взять их – наша задача», и, тем самым, мы становимся грабителями своего же дома. Если мы обладаем истинной культурой природопользования, то мы можем существовать в гармонии с природой, создавая взаимосберегающие, взаимощадящие, взаимообогащающие технологии высокоэффективного научно обоснованного природопользования (рис. 4).

Действующие лица	Цивилизация потребления	w я я re . и —► О го Я О я о Ct о Я — я св	Мир кротких – Справедливая система высокоэффективного научно обоснованного природопользования.
	ПОТРЕБЛЕНИЕ. Природа как средство обогащения		ЭКОРАЗВИТИЕ. Природа как среда обитания	ОБРАБОТКА. Природа как среда жизнеобеспечения
Естествоиспытатели, геологи, географы, биологи, почвоведы и др.	Наводчики		Экскурсоводы и хранители природных богатств
Проектировщики-инженеры	Взломщики		Специалисты по освоению природных богатств как средства жизнеобеспечения
Предприниматели	Похитители		Кормильцы

Рис. 4. Принципиальная схема развития Российской цивилизации от мира потребления к миру кротких

В цивилизации потребления, где природа рассматривается как средство обогащения, естествоиспытатели, геологи, географы, биологи, почвоведы выступают как наводчики, проектировщики – инженеры – как взломщики, а предприниматели – как грабители природных ресурсов. В цивилизации кротких природа – это среда обитания и жизнеобеспечения. Здесь все люди, стремящиеся к обогащению за счет нерационального использования природных ресурсов отсеиваются, естествоиспытатели являются экскурсоводами и хранителями природных богатств, проектировщики- инженеры – специалистами по освоению природных ресурсов, а предприниматели – людьми, обеспечивающими всем необходимым общество. Таким образом. Россия должна строить противоположный миру потребления мир кротких, мир рачительного, высокоэффективного, справедливого хозяйствования. Только на таких условиях может и должна развиваться цивилизация XXI века.

пик добычи нефти, эффективность энергоресурсов, EROEI, экономика кротких, эффективность природопользования the peak of oil production, efficiency of energy resources, EROEI, economy of the meek, effectiveness of environmental management