Атомные рекорды, добыча трудной нефти и три главных источника для мировой энергетики

В истории человечества было несколько энергопереходов. Сначала доминирующим энергоносителем были дрова, затем их сменил уголь, потом началась эпоха нефти. Сегодня мы стоим на пороге нового энергоперехода, однако это вовсе не значит, что люди в ближайшее время откажутся от углеводородов в пользу энергии солнца и ветра. Прошедший 2023 год был полон намеков на устойчивость ископаемого топлива. Давайте проанализируем несколько из них.

Энергетика на трех быстроногих «черепахах»

Нефть остается доминирующим энергоносителем во всем мире, притом спрос на нее растет. Можно рассуждать о динамике роста и влиянии, которое на нее оказывают возобновляемые источники энергии, но факт в том, что пик спроса постоянно отодвигается в будущее, подобно черепахе, которую никак не может догнать Ахиллес в апории древнегреческого философа Зенона.

На втором месте среди основных мировых энергоносителей расположился уголь. В 2023 году был установлен очередной рекорд потребления (8,5 миллиарда тонн), который еще года три назад многими экспертами считался невозможным. Доминировало мнение о пройденном пике потребления. Теперь пик потребления переносится на 2026 год. Еще одна «быстроногая» черепаха.

Третий главный энергоноситель планеты — природный газ. У него своя гонка — с углем за второе место.

Остальные энергоносители все вместе взятые вносят меньший вклад в производство первичной энергии, чем любой из первой тройки по отдельности. К примеру, вклад возобновляемых источников втрое меньше, а атомной энергетики — в шесть раз меньше, чем у природного газа. При этом качество запасов ископаемого топлива снижается (усложняются условия его разработки, уменьшается средний размер месторождений), эффективность возобновляемых источников практически не растет, а атомной энергетике прогнозируют большие перспективы.

Трудная нефть

Нефть приходится добывать во все более сложных геологических и географических условиях, а размер новых разведанных месторождений заметно уступает гигантам прошлого. Россия в этом плане не исключение. Более того, месторождения в традиционных регионах нефте- и газодобычи нашей страны возрастные, многие из них перешли в стадию падающей добычи. Означает ли это, что нефть скоро кончится? Нет.

Первый прогноз о скором исчерпании запасов нефти был выдан геологической службой штата Пенсильвания (США) в 1885 году. За прошедшие с этого момента 149 лет подобные прогнозы озвучивались многократно. Нефти всегда остается примерно «на 20 лет, а потом — все».

На заре нефтедобычи можно было выкопать колодец и собирать нефть буквально ведрами. В конце 1850-х в США была построена скважина глубиной около 23 метров, которая считается точкой отсчета нефтяной эры. С тех пор техника и технологии не стояли на месте. Они позволили добывать углеводороды, о которых раньше и не подозревали или которые считали неизвлекаемыми.

К началу 2000-х российским нефтяникам приходилось работать с пластами, которые располагались на глубине порядка полутора километров и составляли несколько десятков метров в толщину. Сейчас специалисты умеют добывать нефть с глубины более трех километров и из залежей толщиной четыре метра — раньше с такими запасами даже работать не стали бы.

Нефть приходится добывать из все более сложных горных пород. Представьте губку, которой вы моете посуду, силикатный кирпич и бетон, использующийся для верхнего слоя взлетно-посадочной полосы. Губка — это порода, из которой добывали нефть 50–100 лет назад. Кирпич — это порода, из пор которой зачастую приходится вытягивать жидкие углеводороды сегодня. Бетон — порода, с которой сейчас учатся работать: скрытые в ней углеводороды нам еще пригодятся.

Углубление и усложнение формы скважин, добыча из сложных пород — все это составные освоения ТРИЗ, трудноизвлекаемых запасов нефти. Этим занимаются ученые, инженеры и законодатели. По последним данным, трудноизвлекаемые запасы углеводородов в России составляют 16,5 миллиарда тонн. В 2023 году в нашей стране велась работа над новым классификатором ТРИЗ: специальная рабочая группа предложила расширить критерии, по которым залежи углеводородов могут быть отнесены к трудноизвлекаемым. Вопрос классификации — это во многом вопрос государственной поддержки.

Среди добываемой российскими компаниями нефти трудноизвлекаемая составляет примерно треть. Судя по всему, в ближайшие годы ее доля будет расти — за счет развития технологий и появления новой техники. В 2023-м было решено увеличить испытательную инфраструктуру для российских технологий и ввести общие стандарты, создать единого оператора испытаний, чтобы их результат признавался всеми отечественными нефтегазовыми компаниями.

Разное электричество

Потребление электрической энергии в рамках Единой энергетической системы (ЕЭС) России в 2023 году составило примерно 1121,6 миллиарда киловатт-часов — это исторический рекорд. Еще один исторический максимум — потребление мощности ЕЭС, «установленный на фоне низких температур наружного воздуха»: 11 декабря она составила 168,74 гигаватта. Для сравнения: установленная мощность всех электростанций ЕЭС составляет порядка 248 гигаватт — в течение 2023 года этот показатель вырос на 0,563 гигаватта.

Наша энергосистема — одна из наиболее сбалансированных в мире. Что это значит? Объясню на примере. В феврале 2021 года в американском штате Техас резко снизилась выработка электрической энергии на ветроэлектростанциях, потому что ветер неожиданно перестал дуть. Была отдана команда газовой генерации компенсировать выпавшие объемы. Однако из-за слишком высокой доли «ветра» в энергосистеме и противоречивого технического состояния газовых электростанций произошел блэкаут — массовое долгосрочное отключение потребителей.

Если сопоставить установленную мощность электростанций всех типов в российской энергосистеме, то окажется, что доля недиспетчеризируемых (неуправляемых) источников энергии относительно невелика. Внезапный штиль и стремительный заход солнца не поставят под удар надежность электроснабжения. Около 66% отечественных электростанций — это ТЭС (преимущественно газовые). Гидроэлектростанции занимают порядка 20%, АЭС — 11,9%, ветровые и солнечные электростанции — примерно 2%. На 2023 год доля безуглеродной генерации в нашей стране достигла 34%.

Атомный ветер

Из 2,5 гигаватта российских ветроэлектростанций один принадлежит «Росатому». Этого объема ветровых мощностей госкорпорация достигла в октябре 2023 года. Ветровые мощности для нашего рынка ценны и для получения электроэнергии, и для смежных областей — например, для производств композитных материалов, из которых делают лопасти, или редкоземельных магнитов для ветроустановок (на один генератор нужно 3,5 тонны магнитов).

Ветроэлектростанции обеспечивают спрос на продукцию, производство которой можно будет расширить в будущем — когда появится спрос у других отраслей. Так, в 2027 году планируют запустить крупнотоннажное производство магнитов мощностью одна тысяча тонн с возможностью его расширения до более чем трех тысяч тонн.

Ветряки развитию АЭС не помеха. В 2023-м российские атомщики установили мировой рекорд — изготовили и отгрузили пять реакторов и 18 парогенераторов для электростанций. Всего в мире сейчас строится 57 атомных реакторов (суммарной установленной мощностью 63,7 гигаватта), причем 23 из них — российские. Наша страна — мировой лидер по строительству АЭС за рубежом.

В ближайшие годы ожидается рост количества заказов на атомные электростанции: обсуждается строительство более чем 350 гигаватт атомных мощностей. При этом с ростом количества заказов будет нарастать и конкурентная борьба. Кто его знает, вдруг зеленый энергопереход и вовсе окажется атомным?