Журнал «Полдень XXI век» - Полдень XXI век, 2010, № 10

Но время идет, а нефть не кончается, цены на нее то растут, то падают, открываются новые богатые месторождения, и прокладываются новые трубопроводы. Вообще слухи о конце углеводородной эры оказались сильно преувеличены. Тем не менее энергетический кризис всё же может грянуть — потребление энергии растет очень быстро, и расширением добычи проблему уже не решить. К тому же нефть нужна в химической промышленности, и очень нерационально жечь ее просто так, оказывая дополнительное «давление» на окружающую среду.

Энергетики поняли это одними из первых, опередив футурологов, которые, сочиняя свои концепции будущего, часто забывают о самом главном — об энергии и способах ее преобразования. Еще в 1970-е была сформулирована концепция «газовой паузы» — то есть периода между двумя эпохами (не побоюсь этого слова!) в развитии энергетики: эпохами нефти и… угля.

Да-да, это не описка. Те, кто считает, что времена угля и пара ушли в прошлое, ошибаются. Уголь по-прежнему остается одним из самых приоритетных видов топлива, поскольку сравнительно дешев и его разведанные запасы огромны. Например, если говорить о странах СНГ, то разведанных запасов нефти нам хватит на 50 лет, запасов природного газа — на 70 лет, а угля — на 590 лет!

Однако есть нюанс — энергетика на каменном угле чрезвычайно затратна и грязна. Давно доказано, что по выбросам вредных веществ, в том числе и радиоактивному загрязнению, угольная энергетика превосходит атомную. В городах, снабжаемых угольными электростанциями, очень нездоровая обстановка. Поэтому было принято решение увеличить долю газа в энергетике страны, снизив вредное воздействие и обеспечив растущее потребление.

Тут надо вернуться к основам и напомнить читателям, что по методам преобразования энергии мы еще не вышли из XIX века и на обычных тепловых, и на атомных станциях стоят огромные турбины, которые вращает водяной пар. Сам же пар получается в котле или реакторе, по сути это огромные чайники. К сожалению, Вселенная устроена таким образом, что мы не можем преобразовать всю энергию, которую получаем в тепловом цикле, часть ее, довольно большую, нам приходится выбрасывать в окружающую среду. Для этого рядом с тепловыми станциями строят градирни (огромные толстые белые трубы гиперболоидной формы), а рядом с атомными выкапывают пруд-охладитель. Совершенство энергетической установки определяется коэффициентом полезного действия (к.п.д.), который можно повысить, например, за счет увеличения температуры в котле. Однако и разогревать рабочее тело (в данном случае пар) до бесконечности мы не можем: раньше или позже прогорят стенки.

Для повышения к.п.д. энергетики придумали использовать комбинированные установки. Представьте себе турбину, работающую не на паре, а на газе, который сгорает непосредственно в ее проточной части. Чем выше температура на входе в такую турбину, тем выше ее эффективность, но и на выходе температура газовой смеси всё еще очень высока. А если сделать так, чтобы выходящая смесь не улетала просто так, а грела воду в котле, к которому подключены небольшие паровые турбины? Таким образом мы резко повысим общую мощность и эффективность энергоустановки — экономия газа при этом составит аж 35 %! Долгое время развитие подобных парогазовых установок (ПГУ) с котлами-утилизаторами (КУ) сдерживалось отсутствием компактных систем охлаждения для мощных газовых турбин, позволяющих работать с высокими температурами. Но в середине 1990-х такие системы появились, и западные компании (ABB-Alstom, General Electric, Siemens, Pratt Whitney) выпустили на рынок целую серию мощных энергетических газотурбинных установок.

Природный газ хорош еще и своими свойствами. Прежде всего он бесцветен, не имеет запаха (то, что считается «запахом газа», на самом деле является запахом меркаптанов — специальных ароматизирующих веществ). Он высококалориен и при сжигании оставляет после себя только углекислый газ и водяной пар. И его очень много в России — то есть по разведанным запасам мы впереди планеты всей. По данным Международного газового союза, в мире имеется 118 триллионов кубометров доказанных запасов газа, в России доказанные запасы — от 48 до 64 триллионов кубометров (в этом вопросе источники разнятся, хотя с каждым годом количество доказанных запасов растет). Поскольку триллион кубометров газа примерно эквивалентен миллиарду тонн нефти, то можно утверждать, что доказанные запасы газа в нашей стране значительно превышают разведанные запасы нефти.

Газ хорош как топливо именно для городских электростанций, потому что в городах очень неравномерный график потребления, имеются утренние и вечерние пики, а электростанции с газовыми турбинами отличаются высокой маневренностью, допуская суточное снижение нагрузки до 50 %, в отличие от 30 % у угольных и 10 % у атомных станций.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что Россия еще в рамках Советского Союза начала тотальную газификацию. Столь развитого потребления газа, как в странах СНГ, нет больше нигде в мире. 68 % отопления в нашей холодной стране обеспечивается газом. Газовыми баллонами постоянно пользуются 18 миллионов человек. Энергетика давно и успешно осваивает этот вид топлива, еще в 1990 году все старые ТЭЦ в Москве были переведены на газ, а в настоящее время в черте столицы и на ее окраинах вырастают, словно грибы после дождя, малые электростанции с газотурбинными установками, в том числе созданными на основе авиационных двигателей.

Казалось бы, перспективы самые радужные. Дешевое и экологически чистое топливо, которое вполне может заменить мазут и уран на электростанциях и бензин в автомобилях, — качай и пользуйся, получай удовольствие. Почему же энергетики постоянно говорят о том, что «газовая пауза» слишком и даже опасно затянулась (в 1970-е считалось, что она продлится не более 10–15 лет), а правительство призывает бизнесменов активнее инвестировать в проекты, связанные с каменноугольной энергетикой, которая грязна и малоэффективна?

Выясняется, что не всё так просто. Прежде всего наша газовая «мощь» завязана на крупные месторождения (Ямбург, Уренгой, Медвежье), сосредоточенные в Надым-Пур-Тазовском районе, которые дают 92 % всей добычи. Все эти месторождения находятся довольно далеко от мест потребления — газ поставляется по трем транспортным «коридорам» длиной свыше 3,5 тысячи километров. Эти коридоры представляют собой довольно сложные системы, состоящие из трубопроводов, газоперекачивающих станций и хранилищ. Серьезная авария (или теракт) на любом из них могут привести к срыву поставок и энергетическому коллапсу в европейской части России. Создание же новых «коридоров», как и освоение новых крупных месторождений, — довольно сложное и затратное дело. При этом потребность в газе растет: развитые государства оценили прелести газификации и готовы платить за него всё больше. Согласно оценке Международного газового союза, мировое потребление газа к 2030 году вырастет на 70-130 %. При этом основной прирост потребления придется на США и страны Азии, прирост в Европе ожидается более скромный, около 2 % в год, однако Европа и так уже давно подсела на «газовую иглу» и в абсолютных величинах это довольно весомые цифры. Таким образом, газ становится дефицитом, что не может не сказаться на его цене. И вот тут возникает серьезная проблема. К примеру, с громкого скандала началась эксплуатация прошедшего глубокую модернизацию второго блока Северо-Западной ТЭЦ, что под Санкт-Петербургом: ленточку торжественно перерезали, а газа для блока не нашли. По данным экспертов, как минимум девять новых энергоблоков, которые будут введены в эксплуатацию в ближайшее время, могут столкнуться с нехваткой топлива. Разумеется, газ можно купить не только у «Газпрома», но только «Газпром» торгует им по фиксированным заниженным ценам.