Главная   >>   Введение в энергетику

Введение в энергетику

1.4. Прогноз развития мировой энергетики до 2100 г.

В течение многих лет в мире сложилась стандартная схема вычисления энергопотребления Е в будущем по уравнению:

где Р — численность населения; GNP — валовой национальный продукт.

В рамках этой схемы на планируемый промежуток времени делаются предположения о скорости изменения валового национального продукта на душу населения GNP/P и его энергоинтенсивности E/GNP. Такого рода сценарии могут быть названы телеологическими, поскольку в их основе лежит назначенная в будущем цель, пути и средства достижения которой и подлежат определению. Представления о физическом насыщении потребностей в энергии или разумном самоограничении человека, либо целой страны здесь отсутствуют. Неудивительно поэтому, что некоторые прогнозы, выполненные на основе этого подхода, дают совершенно невероятные цифры мирового энергопотребления на уровне 60 Гт у.т/год к середине настоящего столетия [6]. Дополнительной трудностью при реализации телеологических установок является то обстоятельство, что величины GNP/P и E/GNP не имеют ясных асимптот, в частности, благодаря тому, что стандартная единица измерения GNP — доллар США — испытывает сильные временные колебания.

Противоположный подход к прогнозированию энергетики — генетический, в основе которого лежит утверждение, что история развития определяет настоящее и будущее на много лет вперед [7]. Это положение хорошо известно и широко используется в гуманитарных и общественных науках и для изучения фундаментального детерминанта социального развития, которым, несомненно, является энергетика, может принести полезный результат. Информационной базой генетического сценария служат временные ряды энергопотребления в различных странах мира. Естественно, что качество получаемых результатов зависит от продолжительности этих рядов. К сожалению, опорный отрезок времени ограничен пятью последними десятилетиями, поскольку более или менее хорошо документированные данные за более ранний период (1929—1949 гг.) приходятся на время Великой депрессии и Второй мировой войны и являются нехарактерными для нынешней стадии исторического развития. Искомое потребление первичной энергии Е в момент времени t представляет собой сумму для пяти регионов земного шара и выражается следующим образом:

где i — номер региона. Принимая постулат о стабилизации потребления энергии на душу населения, т.е. о реализации для каждой страны, региона и мира в целом установленного предельного уровня потребления, определенного экономическими, социальными, экологическими ограничениями, используем предельный метод построения прогноза энергопотребления. В наилучшем виде траектория прогноза такого типа описывается логистической функцией, имеющей начальный экспоненциальный участок роста и асимптоту.

Прогноз разрабатывался раздельно для потребления на душу населения коммерческих и некоммерческих энергоресурсов. Для каждого региона уровень стабилизации коммерческого энергопотребления определялся по историческим данным, а также путем экспертных оценок с привлечением национальных энергетических прогнозов и широким использованием концепции подобия развития энергетики в различных странах.

Потребление некоммерческой энергии на душу населения — величина практически постоянная для каждого из регионов на протяжении всего базового периода, поэтому в качестве прогноза принималась соответствующая константа. Результирующие кривые прогноза потребления энергии для мира в целом представлены на рис. 1.4.

При разработке прогноза учитывается наличие отрицательных обратных связей в системе энергетика — климат. К таким связям относятся:

1) возрастание биопродукции бореальных и умеренных лесов северного полушария в результате повышения температуры, увлажненности и стимулирующего воздействия повышенной концентрации диоксида углерода в атмосфере, а также расширение границы их распространения на север, в зону современной лесотундры;

2) зависимость уровня потребления энергии от климатических условий и в первую очередь от температуры окружающего воздуха. Учет этой обратной связи дает возможность непосредственно оценить перспективы экономии энергии в результате развития процесса глобального потепления. Кроме оценки непосредственного сокращения потребности в энергии при развитии глобального потепления необходимо также принимать во внимание эффект локального потепления (теплового острова), характерного для районов крупных городских агломераций и регионов с высокой плотностью населения и сосредоточения индустриальных объектов. Наличие на городской территории асфальтированных улиц и площадей, а также содержание в городской атмосфере газовых и аэрозольных загрязнений вызывает изменение баланса солнечной радиации. Совокупность перечисленных факторов приводит к образованию так называемого городского «острова тепла», т.е. к тому, что приземный слой воздуха в пределах города оказывается на несколько градусов теплее, чем в пригородной зоне.

Суммарная экономия энергии для мира в целом при ожидаемом повышении среднеглобальной температуры примерно на 1 °С по сравнению с нормой 1951—1980 гг. составит в 2050 г. около 1,5 Гт у.т. Эта величина намного превышает современное потребление энергии в России или в Китае и соответствует современному энергопотреблению Японии, Германии, Великобритании и Испании, вместе взятых. Таким образом, указанные обратные связи в системе энергетика—климат представляют собой важнейший фактор, влияющий на развитие мировой энергетики.

Полагая безусловной тенденцию к стабилизации душевого потребле­ния энергии во всех без исключения странах мира, отметим, что уровень стабилизации и сроки его достижения существенно различаются для ка­ждой страны. Различия в сроках стабилизации для пяти регионов мира обусловливают неравномерный характер роста мирового потребления энергии. В течение ближайших 20—25 лет будет постепенно снижаться доминирующая роль в мировом энергобалансе стран, входящих в состав регионов 1 и 2, для которых насыщение энергопотребления — либо реальность (регион 1), либо дело ближайшего будущего (регион 2). Вместе с тем подтягивание уровня жизни и реализация наметившейся уже сегодня тенденции перемещения энергоемких производств из индустриально развитых в развивающиеся страны приведет к тому, что при высоких темпах роста численности населения развивающихся стран (до 75 % от мирового в 2040 г.) регион 5 выйдет на ведущие позиции в мировой энергетике (28 и 37 % общего потребления энергии в 2010 и 2050 г. соответственно).

В результате в период до 2025 г. ожидается сохранение современного умеренного темпа роста мирового потребления энергии — около 1,3 % в год и проявившая себя в последние 20 лет стабилизация мирового душевого потребления на уровне 2,3—2,4 т у.т/(чел.-год).

После 2030 г. по прогнозу начнется медленное снижение среднемирового уровня душевого потребления энергии до 2,3 т у.т/(чел.-год) к 2100 г., что соответствует современному уровню потребления в таких странах, как Аргентина и Португалия. При этом общее потребление энергии обнаруживает явную тенденцию к стабилизации после 2050 г. и даже слабого уменьшения к концу века.

Одним из важнейших факторов, учитывавшихся при разработке прогноза, является обеспеченность ресурсами мировой энергетики, базирующейся на сжигании ископаемого органического топлива.

В рамках рассматриваемого прогноза, безусловно, относящегося к категории умеренных по абсолютным цифрам потребления энергии, исчерпание разведанных извлекаемых запасов нефти и газа наступит не ранее 2050 г., а с учетом дополнительных извлекаемых ресурсов — после 2100 г. Если принять во внимание, что разведанные извлекаемые запасы угля значительно превосходят запасы нефти и газа, вместе взятые, то можно утверждать, что развитие мировой энергетики по данному сценарию обеспечено в ресурсном отношении более чем на столетие.

Уже сейчас можно заключить, что высказанные нами около 15 лет назад соображения, положенные в основу представленного прогноза развития мировой энергетики, полностью оправдались. В течение последних 10 лет отклонения действительных значений мирового энергопотребления от предсказанных [7] ни разу не превысили 2 % — это служит веским аргументом в пользу возможности построения достаточно точного долгосрочного прогноза.

Если представленный долгосрочный прогноз развития мировой энергетики будет реализован, то наиболее вероятные перспективы глобальных изменений климата выглядят следующим образом: можно предположить, что катастрофического повышения среднеглобальной температуры ни в наступившем, ни в последующих веках не произойдет (рис. 1.5).

Вместе с тем, заметное потепление неизбежно в силу уже совершенных действий, а также в результате эволюции естественных факторов, неподвластных воле человека. Наиболее интенсивно потепление будет развиваться в течение ближайших 50 лет, и за этот период температура повысится примерно на 0,7 °С, т.е. приблизительно так же, как в течение всего XX столетия. По нашим оценкам, пик глобального потепления будет зафиксирован на уровне около 1,5 °С выше современного, но произойдет это еще очень нескоро, примерно через 200 лет. Таким образом, сейчас нет оснований для драматических прогнозов изменения климата, а соответственно нет и достаточных причин для принятия жестких ограничительных мер, касающихся эмиссии диоксида углерода или развития энергетики.



Только сейчас пластиковые пломбы на лучших условиях.