Экстремальные глубины, мини-ГЭС и роботы-шахтеры: как изменится российская энергетика к 2060 году
Глубина в три четверти Марианской впадины, давление, как в недрах Юпитера, и температура выше, чем на экваторе Меркурия, — в таких условиях предстоит работать российской нефте- и газодобыче в ближайшие десятилетия. Освоение трудноизвлекаемых запасов требует новых, почти космических технологий. О том, какими они будут, рассуждали участники презентации энергетической части Прогноза научно-технологического развития России до 2060 года.
Глубина и давление
Нефтегазовая энергетика все больше ориентируется на трудноизвлекаемые углеводороды. Если сегодня доля «трудных» нефти и газа в общем объеме запасов и добычи составляет 54% и 32%, то уже к 2060-му она достигнет 80% и 70% соответственно.
Сегодня наши нефтегазодобывающие компании работают с углеводородами, залегающими на глубине более семи тысяч метров, где давление достигает 1200–1400 атмосфер, а температура — 150–200 градусов. Мы вышли на арктический шельф с большими запасами нефти и газа, и там есть свои особенности и трудности, и мы должны быть готовы к работе в таких условиях.
Вячеслав Кулагин
Руководитель отдела исследования энергетического комплекса мира и России Института энергетических исследований РАН
В последние годы большое внимание уделяется развитию Дальнего Востока: по планам правительства, там в течение ближайших пяти лет должны появиться новые аэродромы, морские порты, крупные промышленные производства, сельскохозяйственные и туристические кластеры. Это потребует дополнительных энергетических мощностей — об этом, в частности, еще в сентябре этого года заявлял Владимир Путин. По словам президента, завозить на Дальний Восток топливо из других регионов дорого — нужно развивать его собственный потенциал: искать и разрабатывать новые месторождения нефти и газа, строить добывающие предприятия и заводы по переработке.
Все эти задачи не решить без научно-технического прогресса. Работа предстоит гигантская: одних только направлений развития в энергетическом модуле национального прогноза определено более 80 — от геологоразведки до добычи, транспортировки и переработки сырья. В каждом из них сосредоточены десятки конкретных технологий.
«В том числе речь идет о так называемых сквозных технологиях — то есть таких, которые нужны не только нефтегазовой отрасли, но и всей энергетике в целом: новые металлы и сплавы, антикоррозионные материалы, магниты, резины, аккумуляторы, обеспечение элементной и программной базы», — пояснил Вячеслав Кулагин.
Благо задел уже есть, и серьезный: как отметил представитель Института энергетических исследований РАН, при грамотном подходе новые российские технологии сами способны стать «новой нефтью» — их можно тиражировать и экспортировать в дружественные страны.
Долгосрочный прогноз научно-технологического развития России — документ, работу над которым вели ведущие вузы и аналитические агентства под руководством Минобрнауки и Минэкономразвития. Он определяет глобальные научно-технологические тренды по шести модулям: «Информационно-коммуникационные технологии», «Медицина и биотехнологии», «Новые материалы и нанотехнологии», «Рациональное природопользование», «Транспортные и космические системы», «Энергоэффективность и энергосбережение». В каждом модуле перечислены вызовы, окна возможностей (уже имеющиеся компетенции и результаты научно-технической деятельности) и наиболее востребованные разработки, которые должны появиться в распоряжении страны в ближайшем будущем.
Умная техника
Масштабная модернизация ждет угольную промышленность. Как сообщил руководитель центра анализа и инноваций в энергетике Института энергетических исследований РАН Юрий Плакиткин, отрасль сегодня фактически подошла к пределу технологического развития. Старые методы повышения производительности и эффективности перестали работать — значит, нужно нечто совершенно новое.
Мы сгенерировали для прогноза научно-технологического развития 12 ключевых направлений, над которыми нужно поработать до 2060 года. Главный аспект — роботизация всех основных и вспомогательных процессов, и прежде всего — подземной и открытой добычи угля.
Юрий Плакиткин
Руководитель центра анализа и инноваций в энергетике, ФГБУН «Институт энергетических исследований РАН»
В процессе роботизации у угольных предприятий появятся передовые киберфизические комплексы, которые будут самостоятельно работать в забоях, шахтах и карьерах. В список перспективных разработок также вошли роботизированные самосвалы с автономным управлением и машины-геоходы, способные самостоятельно прокладывать тоннели под землей. Предполагается, что внедрять все эти разработки будут в два этапа: на первом они позволят увеличить производительность труда в угольной отрасли не менее чем в 1,7 раза, а на втором — в 4–4,5 раза.
Особое внимание планируется уделить рециклингу — переработке остатков вскрытой породы, пыли, шлама и золы, оставшейся от сжигания угля. По словам Юрия Плакиткина, они представляют собой кладезь ценных минералов, которые нужно научиться искать и извлекать в достаточных масштабах.
Трансформация котельных и потенциал мини-ГЭС
В электроэнергетике одним из самых интересных направлений развития выглядит модернизация и трансформация газовых отопительных котельных. В России их около 77 тысяч — и, по словам экспертов, в них скрыт огромный потенциал.
Примерно 75 тысяч котельных могут быть преобразованы в мини-ТЭЦ для параллельной выработки электроэнергии. Если мы переоснастим хотя бы 25% из них, это уже даст прирост генерирующих мощностей на 40 гигаватт. При этом нам не нужно будет строить какую-то крупную генерацию и усиливать магистральные и распределительные электросети высокого напряжения.
Павел Илюшин
Руководитель Центра интеллектуальных электроэнергетических систем и распределенной энергетики Института энергетических исследований РАН
Еще одно не менее перспективное направление — малая гидроэнергетика. Мини- и микро-ГЭС можно установить практически в любом месте любой реки и даже на достаточно быстром ручье, а их потенциал совокупно составляет около 360 миллиардов киловатт-часов в год — этого хватило бы для непрерывного питания электричеством семи городов размером с Москву! Такие гидроэлектростанции были бы особенно востребованы в отдаленных районах, куда слишком сложно и дорого тянуть электросети. Все необходимые для этого технологии уже существуют, осталось только задействовать их на максимум.
