З.Я.Андриевская, кандидат педагогических наук
Б.Н.Крайко, кандидат географических наук
Г.Р.Потаева, кандидат географических наук
География в цифрах и фактах
Выпуск 5. Энергетические ресурсы мира
Энергетика. Энергетика представляет собой комплекс отраслей и подотраслей тяжелой промышленности, охватывающий:
Добычу, переработку и использование угля, нефти, природного газа, торфа, ядерного топлива, энергии воды, ветра, солнца и др. энергоносителей;
Производство, преобразование, передачу, распределение и потребление электрической и тепловой энергии.
Кроме того, энергетика охватывает широкий круг предприятий производственной инфраструктуры, а также учреждений науки и специального образования. Современная энергетика является капиталоемкой и наукоемкой отраслью, оснащена высокотехнологическим оборудованием как в области производства, так и в сфере потребления энергии.
Мировая энергетика примерно до 50–х гг. ХХ в. традиционно базировалась главным образом на ресурсах каменного и бурого угля. В последующие годы его доля стала сокращаться в пользу более экономичных и экологичных энергоносителей – нефти и природного газа, а с 60-х годов ХХ в. стала развиваться высокими темпами атомная энергетика. В таблице 1 представлена динамика изменения структуры мирового энергопотребления за последние десятилетия. Устойчивое развитие имеет потребление гидроэнергоресурсов. Растет быстрыми темпами и использование альтернативных видов топлива для производства электроэнергии.
Таблица 1
Структура мирового энергопотребления в 1970-2007 гг.
|
Первичный энергоноситель |
Доля в мировом энергопотреблении, % |
||||
|
Природный газ | |||||
|
Гидроэнергия и др. возобновляемые источники энергии | |||||
|
Атомная энергия | |||||
|
ВСЕ ЭНЕРГОНОСИТЕЛИ | |||||
Уголь . Уголь был первым из используемых человеком видов ископаемого топлива. Он позволил совершить промышленную революцию, которая в свою очередь способствовала развитию угольной промышленности, обеспечив её более современной технологией. В 1960 году уголь давал около половины мирового производства энергии, к 1970 году его доля упала до одной трети, а в настоящее время составляет около 30 %.
Известно, более 3,6 тысяч бассейнов и месторождений угля, которые в совокупности занимают 15 % земной суши. Добыча угля ведется более чем в 90 странах мира.
Разведанные запасы угля – запасы, отмеченные по инженерно-геологическим данным, которые могут быть добыты в будущем из известных месторождений в рамках существующих экономических и эксплуатационных условий. Общие запасы угля в мире в настоящее время составляют более 847 млрд.тонн (таблица 2).
Таблица 2
Разведанные запасы угля по регионам мира, 2007 г. (www.bp.com/statisticalreview)
Наибольшими разведанными запасами угля в настоящее время обладают страны США, Россия и Китай (таблица 3).
Таблица 3
Страны мира – лидеры по разведанным запасам угля, 2007 г. (www.bp.com/statisticalreview)
|
Доказанные запасы, 2007 г. (млн. тонн) |
|||||
|
Колумбия | |||||
|
Германия | |||||
|
Индонезия | |||||
|
Казахстан |
Болгария | ||||
|
Пакистан | |||||
|
Бразилия |
Мировая добыча угля в 2007 году составляла 3 135,6 миллиона тонн. Основная добыча этого вида энергетического сырья сосредоточена на Азиатском континенте - около 60 % мировой добычи, пятая часть добычи приходится на регион Северной Америки. В последние годы в ряде промышленно развитых стран Европы и Америки роль каменного угля не столь велика, добыча его сократилась, лучшие пласты выработаны, использование глубинных шахт стало нерентабельным. Каменноугольная промышленность этих стран испытала острый кризис, государства перешли на импортный уголь. Удельный вес стран Европы в настоящее время составляет только 14,2 % (таблица 4).
Таблица 4
Добыча угля по регионам мира, 2007 г.
(www.bp.com/statisticalreview)
|
Добыча, млн. тонн | ||
|
Северная Америка | ||
|
Южная и Центральная Америка | ||
|
Ближний Восток | ||
В таблице приведено рассчитанное количество лет, на которые странам хватит угля при современном уровне его добычи. В наилучшем положении по этому показателю находятся страны СНГ: Российская Федерация, в которой твердого топлива хватит более чем на 1 000 лет; второе место занимает Украина (855 лет); третье – Казахстан (648 лет). В США угля хватит при современной интенсивности добычи на 4 столетия, а страна-лидер по добыче (Китай) имеет разведанных запасов угля менее чем 90 лет (таблица 3).
Таблица 5
Страны мира – лидеры по добыче угля, 2007 г.
|
Добыча, 2007 г., млн. тонн |
Запасы 2007г., млн. тонн |
На сколько лет хватит при современной добыче |
||
|
Австралия | ||||
|
Индонезия | ||||
|
Германия | ||||
|
Казахстан | ||||
|
Колумбия | ||||
|
Чешская Республика | ||||
|
Великобритания | ||||
|
847 488 |
Нефть. Нефть является первичным энергоносителем, на основе которого получают в качестве вторичных ряд облагороженных продуктов для конечного потребления: бензин, реактивное и дизельное топливо, мазут, различные нефтяные масла. Газообразные и жидкие фракции нефти – основные углеводородные полупродукты для использования в нефтехимической промышленности.
Общие достоверные запасы нефти в мире в настоящее время составляют 181 395 млн. тонн (таблица 2). По достоверным запасам нефти лидирует Саудовская Аравия.
Таблица 6
Страны мира – лидеры по разведанным запасам в мире
|
Место |
Страна |
Доказанные запасы нефти, млн. тонн |
|
Саудовская Аравия | ||
|
Венесуэла | ||
|
Казахстан | ||
|
Бразилия | ||
|
Норвегия | ||
|
Европейский Союз |
В настоящее время добыча нефти составляет 4 441,3 миллиона тонн. Быстрый рост добычи нефти по сравнению с углем обусловлен рядом ее физических и технологических преимуществ. Нефть имеет в 1,5 – 2 раза более высокую теплотворность, большую скорость сгорания, е использование экологически безопаснее, чем угля (меньше выбросов в атмосферу, отсутствие отходов при переработке).
Росту добычи нефти способствуют также более низкие капиталовложения и себестоимость добычи по сравнению с углем; небольшая, как правило, глубина скважин; ее текучесть, облегчающая добычу и транспортировку.
Нефть и продукты ее переработки были и остаются важнейшими видами стратегического сырья.
Таблица 7
Страны мира – лидеры по добыче нефти в мире
|
Место |
Страна |
Доказанные запасы нефти, млн. тонн |
|
Саудовская Аравия | ||
|
Норвегия | ||
|
Венесуэла | ||
|
Объединенные Арабские Эмираты | ||
|
Великобритания | ||
|
Бразилия | ||
|
Казахстан | ||
|
Индонезия | ||
|
Европейский Союз |
Каменный уголь - осадочная порода, которая образуется в земном пласте. Уголь - превосходное топливо. Считается, что это самый древний вид топлива, который использовали наши далекие предки.
Как образуется каменный уголь
Для образования угля необходимо огромное количество растительной массы. И лучше, если растения накапливаются в одном месте и не успевают разлагаться полностью. Идеальное место для этого - болота. Вода в них бедна кислородом, что препятствует жизнедеятельности бактерий.
В болотах накапливается растительная масса. Не успевая полностью сгнить, она спрессовывается следующими отложениями почвы. Так получается торф - исходный материал для угля. Следующие пласты почвы как бы запечатывают торф в земле. В результате он полностью лишается доступа кислорода и воды и превращается в угольный пласт. Процесс этот длительный. Так, большая часть современных запасов каменного угля образовались в эпоху палеозоя, т. е. более 300 млн. лет назад.
Характеристики и виды каменного угля
(Бурый уголь )
Химический состав угля зависит от его возраста.
Самый молодой вид - бурый уголь. Он залегает на глубине порядка 1 км. Воды в нем еще много - около 43%. Содержит большое количество летучих веществ. Хорошо воспламеняется и горит, но тепла дает мало.
Каменный уголь - этакий "середнячок" в этой классификации. Залегает он на глубинах до 3 км. Так как давление верхних пластов больше, то и содержание воды в каменном угле меньше - около 12%, летучих веществ - до 32%, зато углерода содержится от 75% до 95%. Он также легко воспламеняется, но горит лучше. А за счет малого количества влаги дает больше тепла.
Антрацит - более древняя порода. Залегает на глубинах порядка 5 км. В нем больше углерода и практически нет влаги. Антрацит - твердое топливо, плохо воспламеняется, зато удельная теплота сгорания самая высокая - до 7400 ккал/кг.
(Уголь антрацит )
Впрочем, антрацит - это не конечная стадия преобразования органического вещества. Попадая в более жесткие условия, уголь трансформируется в шунтит. При более высоких температурах получается графит. А испытывая сверхвысокое давление, уголь превращается в алмаз. Все эти вещества - от растения до алмаза - состоят из углерода, только молекулярная структура разная.
Помимо основных "ингредиентов" в состав угля часто входят различные "породы". Это примеси, которые не сгорают, а образуют шлак. Содержится в угле и сера, причем ее содержание обуславливается местом образования угля. При сгорании она взаимодействует с кислородом и образует серную кислоту. Чем меньше примеси в составе угля, тем выше ценится его сорт.
Месторождение каменного угля
Место залегания каменного угля называют угольным бассейном. В мире известно свыше 3,6 тысяч угольных бассейнов. Их площадь занимает около 15% территории земной суши. Самый большой процент залежей мирового запаса угля в США - 23%.На втором месте - Россия, 13%. Замыкает тройку стран-лидеров Китай - 11%. Самые крупные залежи угля в мире находятся в США. Это Аппалачский каменноугольный бассейн, чьи запасы превышают отметку в 1600 млрд. тонн.
В России самый большой угольной бассейн - Кузнецкий, что в Кемеровской области. Запасы Кузбасса составляют 640 млрд. тонн.
Перспективна разработка месторождений в Якутии (Эльгинское) и в Тыве (Элегестское).
Добыча каменного угля
В зависимости от глубины залегания угля применяют либо закрытый способ добычи, либо открытый.
Закрытый, или подземный метод добычи. Для этого метода строят шахтные стволы и штольни. Шахтные стволы строят, если глубина залегания угля 45 метров и выше. От нее ведут горизонтальный тоннель - штольню.
Существуют 2 системы закрытой добычи: камерно-столбовая и добыча длинными очистными забоями. Первая система менее экономична. Ее используют лишь в тех случаях, когда обнаруженные пласты мощные. Вторая система гораздо безопаснее и практичнее. Она позволяет извлекать до 80% породы и равномерно доставлять уголь на поверхность.
Открытый метод применяют, когда уголь залегает неглубоко. Для начала проводят анализ твердости почвы, выясняют степень выветриваемости почвы и слоистость покрывающего слоя. Если грунт над пластами угля мягкий, достаточно использования бульдозеров и скреперов. Если верхний пласт толстый, то пригоняют экскаваторы и драглайны. Пролегающий над углем мощный слой твердой породы взрывают.
Применение каменного угля
Область использования каменного угля просто огромна.
Из угля добывают серу, ванадий, германий, цинк, свинец.
Сам уголь - превосходное топливо.
Используется в металлургии для выплавки железа, при производстве чугуна, стали.
Полученную после сжигания угля золу используют в производстве строительных материалов.
Из угля после его специальной обработки получают бензол и ксилол, которые используют в производстве лаков, красок, растворителей, линолеума.
Путем сжижения угля получают первоклассное жидкое топливо.
Уголь - сырье для получения графита. А также нафталина и еще ряда ароматических соединений.
В результате химической обработки каменного угля на сегодняшний день получают свыше 400 видов промышленных продуктов.
Разведанные запасы угля в России и мире велики. Залежи ископаемого бурого и каменного угля имеются в подавляющем большинстве стран земного шара, однако месторождения, обладающие коммерческим потенциалом, расположены лишь в 70-ти государствах.
Поэтому разработкой месторождений на данный момент занимается около пятидесяти стран. Учтем, что на долю бурого и каменного угля сегодня приходится менее трети мирового производства энергии, так что расходуется уголь гораздо медленнее, чем нефть и природный газ. Как следствие, о существующем на данный момент угольном резерве планеты делаются оптимистичные прогнозы – по предварительным данным, разведанные запасы угля исчерпаются не менее, чем через 155 лет, а это гораздо меньше, чем у , которые могут быть исчерпаны через 40-60 лет.
Наибольшая часть резервов каменного угля находится на территории США, России, Китая, Индии, ЮАР, Австралии, Казахстана и Украины. Залежи бурого угля, то они по большей части сосредоточены в США, России, Китае, Австралии, Украине, Бразилии и Германии.
Доказанные запасы ископаемого угля в России
В российских месторождениях сосредоточено около 19% всех существующих в мире запасов бурого и каменного угля. Но пригодны к разработке из них лишь порядка 5,5%. По приблизительным данным, это около 200 млрд. тонн. Проблема с российским углем в том, что большие залежи природных ископаемых находятся в области вечной мерзлоты, что делает их разработку пока технологически недоступной. Из суммарной цифры 70% приходится на бурый уголь.
Немалая доля российских запасов угля приходится на угольные бассейны. В первую очередь можно упомянуть Кузнецкий угольный бассейн, или Кузбасс, расположенный в юго-западной Сибири, в Кемеровской области, а также Минусинский бассейн, территориально расположенный в республике Хакасия. К числу наиболее перспективных угольных месторождений России также обычно относят Эльгинское в Якутии и Элегестское в Туве.
Ископаемый уголь в европейских странах
В большинстве европейских стран также имеются крупные месторождения угля. Самые большие разведанные запасы европейского каменного угля находятся в Украина, в Донецком каменноугольном бассейне, в Польше и Чехии. Украина обладает и крупнейшим месторождением бурого угля в Днепровском бассейне. Но самый крупный производитель бурого угля в Европе – это Германия, запасы которой сосредоточены в основном в Лаузицком, Среднегерманском и Нижнерейнском бассейнах.
Америка
Как уже было сказано, первое место по объему доказанных запасов угля в мире занимают Соединенные Штаты – на них приходится более 20% всех мировых запасов как бурого, так и каменного угля. Некоторые эксперты оценивают объем каменного угля, залегающего здесь, в 225 млрд. тонн. Главным и самым старым добывающим районом США является Аппалачский бассейн. Запасы бурого угля, принадлежащие США, еще больше. Они составляют более 460 млрд. тонн, и базируются в южных штатах и в районе Центрального Севера.
Помимо США довольно большими объемами ископаемого угля располагают также Канада, Бразилия, Колумбия и Венесуэла.
Запасы угля в Азии
Лидирующие позиции в списке мировых стран с наибольшими угольными запасами занимает Китай, на который наряду с Индией и Казахстаном приходятся наиболее значительные разведанные мировые запасы.
По объему залежей как бурого, так и каменного угля Китай находится на третьем месте. Богатыми на природные ископаемые можно назвать практически все области Китая, однако основные объемы угля приходятся на Северный, Северо-Восточный и Северо-Западный Китай Своеобразным центром угледобывающей промышленности является провинция Шаньси, в которой расположено более 30% всех его запасов.
Что касается Индии, то здесь можно найти вторые по объемам запасов залежи ископаемого каменного угля, Это бассейны Джхария, Ранигандж и Бокаро, являющиеся крупнейшими месторождениями, входящими в Дамодарский угольный бассейн.
Помимо вышеперечисленных регионов Европы, Азии и Америки, внушительным потенциалом в данной отрасли обладает ряд других стран. Нельзя не упомянуть о Южноафриканской Республике, занимающей 5-ое место в мире по объему каменноугольных запасов, Австралии (6-ое место по каменному и 4-ое – по бурому углю), Мадагаскаре (11-ое место по буроугольным запасам), Зимбабве, Пакистане, Новой Зеландии, Таиланде и других государствах.
Добыча угля имеет прямое отношение к тяжелой промышленности и металлургии – поэтому многие показатели, связанные с промышленным производством, находятся в зависимости от объемов и стоимости производимого угля. Но для игр на биржевых котировках и других прибыльных занятий на он вряд ли подходит.
Редакция «Къ» представляет десятку стран с крупнейшими разведанными запасами угля.
Более 90% от общего объема разведанных мировых запасов угля приходятся на 10 стран.
1. Соединенные Штаты Америки
2. Российская Федерация
Второй по величине объем запасов угля сосредоточен в России. Он составляет 157 010 млн тонн, что составляет более 17% от общих мировых запасов. Однако большая их часть не пригодна к разработке, поскольку находится в области вечной мерзлоты в Сибири. Вместе с тем, разведанных запасов хватит более чем на 500 лет.
Замыкает тройку лидеров по разведанным запасам угля Китай. В его недрах сосредоточено 114 500 млн тонн угля или 12,8% от общего мирового объема. Также Китай является крупнейшим в мире производителем угля – на его долю приходится более 46% добываемого ископаемого топлива.
4. Австралия
На четвертом месте оказалась Австралия, запасы которой составляют 76 400 млн тонн или 8,6% от общемировых запасов. Данная страна также является крупнейшим в мире экспортером угля. На ее долю приходится около 30% морских перевозок угля. Половина экспорта угля уходит в Японию, остальной уголь – в страны ЕС и Азиатско-Тихоокеанского региона, в основном, в Великобританию и Нидерланды.
Пятый по величине объем разведанных запасов находится в Индии. Это 60 600 млн тонн или 6,8% от мировых разведанных запасов. Индия также находится на третьем месте после Китая и США по объемам производства угля (7,7% от общемирового производства).
6. Германия
Следующей страной в рейтинге стала Германия с 40 548 млн тонн разведанных запасов угля (4,5% от мировых запасов). Однако на сегодняшний день в ФРГ действуют только две каменноугольные шахты, которые планируется закрыть в 2018 году. Основные причины отказа страны от угля – низкая рентабельность добычи подземным способом и переход на возобновляемые источники энергии.
7. Украина
Украина с 33 873 млн тонн разведанных запасов (3,8% от мировых запасов) находится в рейтинге на седьмом месте. Однако в плане промышленного производства угля в стране уже в течение нескольких лет наблюдается сильный спад из-за сокращения рынков сбыта, отсутствия финансирования и войны на востоке страны.
8. Казахстан
Наша Республика обосновалась на восьмом месте рейтинга с 33 600 млн тонн (3,8% от мировых запасов). Этого хватит более, чем на 300 лет. При этом, в РК представлены все основные сегменты угольной промышленности. Особое развитие получили добыча и использование энергетического угля.
В Южно-Африканской Республике разведанные запасы угля составляют 30 156 млн тонн (3,4% от мировых запасов). При этом, из-за отсутствия в стране нефти, порядка 80% всей электроэнергии вырабатывается именно за счет сжигания угля.
10. Индонезия
В Индонезии сосредоточены 28 017 млн тонн угля (3,1% от мировых запасов). Причем, с использованием угля в стране вырабатывается 44,9% производимой электроэнергии.
Редакция «Къ» представляет десятку стран с крупнейшими разведанными запасами угля.
Более 90% от общего объема разведанных мировых запасов угля приходятся на 10 стран.
1. Соединенные Штаты Америки
Уровень развития ВИЭ в РК все еще низок На первом месте среди них находятся США с крупнейшими в мире подтвержденными запасами угля всех типов, составляющими более чем четверть (26,6%) мировых запасов. Общие запасы каменного и бурого угля в стране оценены в 237 295 млн тонн. Их может хватить примерно на 245 лет. Также США являются второй страной по добыче угля с долей около 12% от мирового производства.
2. Российская Федерация
Второй по величине объем запасов угля сосредоточен в России. Он составляет 157 010 млн тонн, что составляет более 17% от общих мировых запасов. Однако большая их часть не пригодна к разработке, поскольку находится в области вечной мерзлоты в Сибири. Вместе с тем, разведанных запасов хватит более чем на 500 лет.
3. Китай
Замыкает тройку лидеров по разведанным запасам угля Китай. В его недрах сосредоточено 114 500 млн тонн угля или 12,8% от общего мирового объема. Также Китай является крупнейшим в мире производителем угля – на его долю приходится более 46% добываемого ископаемого топлива.
4. Австралия
На четвертом месте оказалась Австралия, запасы которой составляют 76 400 млн тонн или 8,6% от общемировых запасов. Данная страна также является крупнейшим в мире экспортером угля. На ее долю приходится около 30% морских перевозок угля. Половина экспорта угля уходит в Японию, остальной уголь – в страны ЕС и Азиатско-Тихоокеанского региона, в основном, в Великобританию и Нидерланды.
5. Индия
Пятый по величине объем разведанных запасов находится в Индии. Это 60 600 млн тонн или 6,8% от мировых разведанных запасов. Индия также находится на третьем месте после Китая и США по объемам производства угля (7,7% от общемирового производства).
6. Германия
Следующей страной в рейтинге стала Германия с 40 548 млн тонн разведанных запасов угля (4,5% от мировых запасов). Однако на сегодняшний день в ФРГ действуют только две каменноугольные шахты, которые планируется закрыть в 2018 году. Основные причины отказа страны от угля – низкая рентабельность добычи подземным способом и переход на возобновляемые источники энергии.
7. Украина
Украина с 33 873 млн тонн разведанных запасов (3,8% от мировых запасов) находится в рейтинге на седьмом месте. Однако в плане промышленного производства угля в стране уже в течение нескольких лет наблюдается сильный спад из-за сокращения рынков сбыта, отсутствия финансирования и войны на востоке страны.
8. Казахстан
Наша Республика обосновалась на восьмом месте рейтинга с 33 600 млн тонн (3,8% от мировых запасов). Этого хватит более, чем на 300 лет. При этом, в РК представлены все основные сегменты угольной промышленности. Особое развитие получили добыча и использование энергетического угля.
9. ЮАР
В Южно-Африканской Республике разведанные запасы угля составляют 30 156 млн тонн (3,4% от мировых запасов). При этом, из-за отсутствия в стране нефти, порядка 80% всей электроэнергии вырабатывается именно за счет сжигания угля.
10. Индонезия
В Индонезии сосредоточены 28 017 млн тонн угля (3,1% от мировых запасов). Причем, с использованием угля в стране вырабатывается 44,9% производимой электроэнергии.
Диаграмма составлена по данным BP, опубликованным в Статистическом обзоре мировой энергетики 2015 г.
