XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Первичные или природные ресурсы – это материалы, образовавшиеся в результате геологического развития Земли, которые используется для поддержания жизни и удовлетворения потребностей людей. В свою очередь они делятся на возобновляемые и невозобновляемые ресурсы.

Первые – это такие материалы, как деревья, вода, солнце и ветер, которые могут восполняться примерно с той же скоростью, с которой они используются. Однако возобновляемые ресурсы могут быть истощены, если они не используются должным образом или не сохраняются.

Вторые - это те природные ресурсы, которые истощаются быстрее, чем могут восстанавливаться. Ископаемые виды топлива, такие как нефть, природный газ и уголь, формировались в течение миллионов лет. Однажды добытые и использованные полностью, невозобновляемые ресурсы исчезают навсегда.

Рассмотрим использование первичных ресурсов в России.

Россия, крупнейшая в мире трансконтинентальная страна, охватывающая одиннадцать часовых поясов, богата природными ресурсами.

Российская Федерация обладает крупнейшими в мире запасами природного газа, вторыми по величине запасами угля и восьмыми по величине запасами нефти. Это один из крупнейших производителей и экспортеров природного газа, третий по величине производитель нефти и второй по величине экспортер нефти.

На Россию приходится около 20 процентов мировой добычи нефти и природного газа, и она обладает большими запасами обоих видов топлива. Это изобилие сделало Россию практически самодостаточной в энергетике и крупным экспортером топлива. Нефть и газ были основными источниками валюты для Советского Союза и остаются таковыми для Российской Федерации. Россия также обеспечивает себя почти всем основным промышленным сырьем и имеет, по крайней мере, некоторые запасы каждого промышленно ценного нетопливного минерального сырья.

Олово, вольфрам, бокситы, и ртуть были одними из немногих природных материалов, импортируемых в советский период. Россия обладает богатыми запасами железной руды, марганца, хрома, никеля, платины, золота и т.д., а леса Сибири содержат примерно одну пятую мировой древесины, в основном хвойные.

Динамика добычи полезных ископаемых и производств на основе невозобновляемых ресурсов в России за 1990–2017 гг. (1990 г. = 100%) представлена на таблице №1.

Таблица №1.

Минеральные ресурсы/год	1993 г.	2000 г.	2006 г.	2011 г.	2017 г.	2019 г.	2022 г.
Нефть, млн. тонн
Добыча	354	324	470	512	546	568	535
Природный газ, млрд. куб. м
Добыча	618	584	641	671	691	738	671
Уголь, млн. тонн
Добыча	306	258	299	335	410	439,2	442

Продолжение таблицы №1.

Железная руда, млн. тонн
Добыча	76	87	95	104	95	99	100

Топливно-энергетический баланс - баланс производства, преобразования и использования (потребления) различных источников энергии: полезных ископаемых, органического сырья, кинетической энергии водного потока, приливного течения, энергии ветра, солнечной энергии, геотермальной энергии и др. Топливо и энергия баланс являются важными инструментами для анализа функций энергетического сектора страны.

Топливно-энергетический Баланс России на сегодняшний день выглядит следующим образом:

В России электроэнергетика теснейшим образом связана с теплоснабжением: на тепловых электростанциях производится более 60% электрической и почти 32% тепловой энергии, используемой в стране, при этом практически третья часть электроэнергии, производимой всеми тепловыми электростанциями, вырабатывается в теплофикационном (комбинированном) цикле.

В городах работает много так называемых промышленных ТЭЦ и котельных, которые входят в состав промышленных предприятий и снабжают их, а также прилегающие жилые районы тепловой (прежде всего) и электрической энергией. Системами централизованного теплоснабжения, являющимися локальными монополиями, вырабатывается около 1,4 млрд. Гкал тепла в год. Около 600 млн. Гкал тепловой энергии ежегодно производят 68 тысяч коммунальных котельных.

В качестве топлива для тепловых электрических станций служат:

Природный газ – 73%.

Уголь – 23,9%.

Мазут – 3%.

Торф – 0,1%.

Дизельное топливо не используется централизованно.

Из приведенных выше данных, можно сделать вывод, что большая часть тепло- и энергоснабжения держится именно на первичных невозобновляемых ресурсах.

Рассмотрим проблемы и перспективы развития топливно-энергетического комплекса.

Во-первых, из-за экологических проблем и глобального потепления нужно в перспективе уменьшить долю углеродсодержащего топлива в потребляемой энергии.

Во-вторых, традиционная проблема - огромная территория нашей страны. Это приводит к высоким затратам на обеспечение энергией перерабатывающих предприятий или конечных пользователей, тем самым снижая конкурентоспособность цен.

Еще одна географическая проблема развития топливно-энергетического комплекса России - холодный климат, который особенно характерен для регионов, богатых природными ресурсами. Это также влияет на стоимость обеспечения всем необходимым для нормальной работы энергетического комплекса.

В связи с постоянным увеличением потребления, объем необходимой добычи полезных ископаемых увеличился. Поэтому, например, разведанные в настоящее время запасы нефти и газа могут обеспечить текущий уровень добычи сырья только в ближайшие 13-15 лет. К счастью, месторождения полезных ископаемых в некоторых регионах России очень богаты, но они часто расположены в труднодоступных местах, что, в свою очередь, может повлиять на цену конечного продукта и снизить его конкурентоспособность.

Также следует отметить, что с учетом того, что Россия является мировым лидером по совокупным запасам природного газа, степень изученности ее нефтяных месторождений в настоящее время не превышает 25%.

Основной проблемой использования невозобновляемых ресурсов является загрязнение воздуха и нарушение или разрушение экосистем. Например, углекислый газ, который образуется при сжигании угля, нефти и природного газа (ископаемого топлива), является критически важным парниковым газом. Парниковые газы поглощают и сохраняют солнечное тепло. Примеры парниковых газов включают метан, аммиак, диоксид серы и некоторые хлорированные углеводороды. Многие ученые считают, что накопление парниковых газов в атмосфере может вызвать глобальное изменение климата. Добыча и использование природных ресурсов также может нарушить отношения внутри экосистем.

Говоря об энергетике, стоит упомянуть и такие перспективные направления, как использование возобновляемых ресурсов для производства электроэнергии.

По оценкам российского отделения Greenpeace, доля возобновляемых источников энергии в теплоэнергетике России составляет примерно 1-2%. В основном отопление на базе ВИЭ в России осуществляется за счёт древесного топлива: дрова, щепа, пеллеты, прочие отходы.Технический потенциал использования древесного топлива, по оценкам коллег под руководством д.т.н. П. П. Безруких, составляет примерно 48,4 млн. т.у.т. и сосредоточен в Северо-Западном, Приволжском и Сибирском федеральных округах. Технический потенциал использования солнечной энергии для выработки тепла в России — 8,75 млрд. т.у.т., использования энергии грунтов и водоёмов — 13,2 млн. т.у.т. (диаграмма 2).

Лидером в использовании древесных отходов является Архангельская область, в которой 420 котельных из 650 (37,5% или 1,1 ГВт установленной мощности) работают на биотопливе (дрова, древесную щепу, отходы ЛПК, топливные гранулы и брикеты), на этих котельных вырабатывается 42,8% тепла в регионе. Использование биотоплива также распространено в республиках Карелии и Коми, Ленинградской, Вологодской областях.

Хотя возобновляемые ресурсы составляют меньшую долю природного капитала России, они могут приносить неограниченные выгоды, если управлять ими устойчиво. Непосредственным приоритетом является сокращение лесных пожаров, которые являются основным фактором, вызывающим потерю лесов. В России сосредоточено 20 процентов мировых лесных ресурсов, и в период с 2015 по 2018 год количество пожаров, как на лесных, так и на нелесных землях увеличилось в 2,4 раза.

Выработка биогаза для производства тепла на водоканалах.

Первым водоканалом, который начал перерабатывать иловый осадок на очистных сооружениях с применением анаэробного сбраживания, был МУП «Мосводоканал». На Курьяновских и Люберецких очистных сооружениях, на станциях аэрации установлены четыре газопоршневых агрегата общей мощностью 20 МВт, на которых утилизируется свыше 40% получаемого биогаза.

В 2018 году производство биогаза на Северной станции аэрации запустил МУП «Водоканал» города Екатеринбурга (рис. 5). Два метантанка по 5000 м³ каждый предназначены для работы в мезофильном режиме (35–37°C).

В результате проведённой модернизации один из котлов Viessmann переведён на биогаз, достигнут серьёзный экологический эффект. 

Основное различие между возобновляемой и невозобновляемой энергией заключается в сжигании и потреблении топлива. Невозобновляемые источники энергии сжигают нефть и нефтепродукты, такие как бензин, дизельное топливо и пропан, для питания двигателя или электрогенератора. Природный газ также сжигается для получения тепла и электроэнергии, как и уголь. Урановую руду добывают для использования в качестве топлива в реакторах деления. Все эти виды энергии зависят от топлива, запасы которого ограничены. С другой стороны, возобновляемые источники энергии, такие как солнечная, ветровая, водная и геотермальная, основаны на сборе и преобразовании энергии природных явлений, которые являются относительно постоянными и не требуют внешнего источника топлива.

С учетом всех перечисленных факторов можем подвести некоторые выводы:

-природный газ более конкурентоспособен, его доля в других источниках энергии увеличивается;

-нужно разрабатывать передовые технологии электрификации (например, использование новых источников энергии, включая возобновляемые);

-из-за высокой материалоемкости технологии извлечения энергии из возобновляемого типа ресурса (и из-за более низкой энергоэффективности) - эта энергия считается возможной только в долгосрочной перспективе;

-нужно обеспечить повышение энергоэффективности и энергосбережения.

Список использованных источников

1. https://www.c-o-k.ru/articles/perspektivy-ispolzovaniya-vie-dlya-nuzhd-teplosnabzheniya-v-regionah-rf

2. Анна Евкова https://www.evkova.org/kursovye-raboty/toplivno-energeticheskij-kompleks-v-sostave-natsionalnoj-ekonomiki

3. Н. Н. Клюев https://ges.rgo.ru/jour/article/download/914/423

4. https://www.worldbank.org/en/country/russia/publication/how-wealthy-is-russia#:~:text=Russia%20holds%20the%20world's%20largest,the%20second%20largest%20oil%20exporter.

5. https://scdhec.gov/sites/default/files/Library/OR-0689.pdf

Код для цитирования: Скопировать