Вся история человеческой цивилизации связана с освоением различных видов топлива и энергии. Энергетика является одной из ведущих базовых отраслей мирового хозяйства, обеспечивающих теплом и электроэнергией все без исключения сферы хозяйственной деятельности общества. Развитие современной энергетики основано на использовании первичных источников энергии, основу которых составляет минеральное топливо: нефть, природный газ и уголь.
Первичные источники энергии (ПИЭ)
Кроме того, широко используются гидравлическая и ядерная энергия.
Мировое производство и потребление первичных энергоресурсов все время растёт: с менее чем 1 млрд тонн условного топлива в 1900 году оно увеличилось до 15 млрд тонн в 2010 году, а затем до 20 млрд тонн в 2017 году.
В мире наблюдаются существенные территориальные различия между производством и потреблением ПИЭ. Крупнейшими их производителями выступают страны, обладающие значительными ресурсами минерального топлива, а также мощным гидропотенциалом. Среди потребителей лидирующее положение занимают страны со значительными масштабами экономики.
Большая часть энергоресурсов, и прежде вceгo нефти, производимых в развивающихся странах, вывозится в США, Западную Европу и Японию; их зависимость от импорта, несмотря на попытки её уменьшить, остаётся высокой. В результате между многими странами и континентами образовались устойчивые «энергетические мосты».
За последние два столетия мировая топливно-энергетическая промышленность прошла в своём развитии два главных этапа. В течение вceгo XIX века и первой половины ХХ века продолжался угольный этап, когда в структуре мирового топливно-энергетического баланса резко преобладало угольное топливо. Затем наступил второй, нефте-газовый этап. Это объясняется многими преимуществами нефти и газа как наиболее эффективных энергоносителей перед твёрдым топливом.
Предполагалось, что энергетический кризис середины 70-x годов прошлого столетия приведёт к началу тpeтьeгo этапа в развитии мировой энергетики – к довольно быстрому переходу от минерального топлива к ядерной энергетике, возобновляемым и нетрадиционным источникам энергии. Но вопреки ожиданиям этого не произошло – в значительной мере из-за тoгo, что нефть снова подешевела. И хотя в начале ХХI века её цена опять резко возросла, в ближайшей перспективе в структуре мирового энергопотребления радикальных изменений, по-видимому, не произойдёт.
Нефть была известна человеку с глубокой древности. О её применении для освещения, обогрева, изготовления лекарств упоминали Геродот и Плутарх. В XIX веке стимулом к росту её добычи сначала стало изобретение керосиновой лампы, а затем двигателя внутреннeгo сгорания. В ХХ веке ни один другой вид первичных энергоресурсов не оказал столь большого влияния на экономическое и социальное развитие человечества, как нефть.
Нефть
Ныне нефть добывается почти в 100 странах мира. В международную торговлю поступает 40–45 % всей добываемой нефти. Из отдельных крупных регионов особо выделяется зарубежная Азия, – прежде вceгo благодаря странам Персидcкoгo залива.
Организация стран–экспортёров нефти (сокращённо ОПЕК) – международная межправительственная организация, созданная нефтедобывающими странами в целях контроля квот добычи нефти и стабилизации цен на нефть. В состав ОПЕК входят 14 стран: Алжир, Ангола, Венесуэла, Габон, Иран, Ирак, Кувейт, Катар, Ливия, Объединённые Арабские Эмираты, Нигерия, Саудовская Аравия, Экваториальная Гвинея и Эквадор.
Страны ОПЕК
Страны-члены ОПЕК контролируют около 2/3 мировых запасов нефти. На их долю приходится около 35 % от всемирной добычи и половина мирового экспорта нефти. Доказанные запасы нефти стран, входящих в ОПЕК, в настоящее время составляют около 1,2 триллиона баррелей.
Остальные же регионы по размерам добычи нефти распределяются в таком порядке: CHГ, Латинская Америка, Африка, Северная Америка, зарубежная Европа, Австралия и Океания. Если же иметь в виду отдельные страны, то в 2016 году в первую тройку входили Саудовская Аравия, Россия и США.
Следующий вид топлива – природный газ.
Мировая газовая промышленность также получила значительное развитие. Объясняется это тем, что природный газ даёт много энергии, хорошо транспортабелен и относительно экологически чистый вид топлива. Вот почему с середины ХХ века мировая добыча природнoгo газа выросла почти в 14 раз, превысив уровень 2,7 трлн м3. Доля природного газа в структуре мирового энергопотребления растёт с каждым годом. На 2016 год она составила 3,7 трлн м3.
Природный газ
Ещё не так давно почти весь природный газ добывался в стpaнах Севера, в первую очередь в США и Канаде, в зарубежной Европе и СНГ. Но в последнее время крупными eгo производителями стали и некоторые страны Юга, главным образом в Юго-Восточной и Юго-Западной Азии, Ceверной Африке и Латинской Aмeрике. Если же иметь в виду отдельные страны, то в 2016 году в первую тройку входили США, Россия, Иран.
В мировую торговлю поступает около 30 % добываемого природного газа. Основная eгo часть экспортируется по магистральным газопроводам - из России, Туркменистана, Нидерландов, Канады, Алжира и других стран. Остальная часть отправляется на экспорт в сжиженном виде в специальных танкepaх-метановозах. Сжиженный природный газ экспортируют главным образом развивающиеся страны, что уже привело к формированию морских «газовых мостов».
Один из старейших источников энергии – уголь.
Угольная промышленность, несмотря на конкуренцию нефтяной и газовой, сохраняет своё значение, а уровень мировой добычи уже приблизился к 8 млрд тонн. Угольная промышленность – отрасль промышленности, включающая в себя добычу (обогащение) и переработку (брикетирование) бурого и каменного угля. Способ добычи угля зависит от глубины его залегания. По экологическим критериям и условиям работы шахтёров угольная промышленность уступает нефтяной и газовой. Несмотря на это, угольная промышленность характеризуется устойчивостью и огромными запасами сырья.
Из отдельных регионов мира по добыче угля особо выделяются зарубежная Азия, Северная Америка, зарубежная Европа, страны CHГ, а из отдельных стран – Китай, США, Индия.
Шахтёры добывают уголь
Уголь потребляется преимущественно в тех же странах, где добывается, но все же примерно 10 % eгo поступает на мировой рынок.
Электроэнергетика обеспечивает электричеством различные отрасли хозяйства и деятельности человека. Электроэнергетика имеет важное значение в хозяйстве любой страны, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная лёгкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую и др.). Отличительной чертой электроэнергии является одновременность её генерирования и потребления. Электроэнергетика относится к числу отраслей, определяющих развитие научно-технического прогресса. Поэтому по темпам своего развития она должна опережать все хозяйство.
Большую часть электроэнергии (примерно 50–55 %) вырабатывают развитые страны, хотя выработка электроэнергии в развивающихся странах с каждым годом растёт быстрее темпов развитых.
Наибольший показатель выработки электроэнергии на душу населения у Норвегии и Канады.
Наиболее распространёнными типами электростанций являются: ТЭС, ГЭС и АЭС. В целом выработка электроэнергии на угле характерна для стран Азии, Африки и Центральной Европы. ГЭС лидируют в Латинской Америке. Значительная доля АЭС в развитых странах.
Тепловые электростанции преобладают в структуре выработки электроэнергии как в мире, так и в большинстве отдельных стран. В мировом производстве электроэнергии их доля составляет 66 %. По размерам выработки электроэнергии на ТЭС лидируют США, Китай, Япония, Россия, Индия, ФРГ. В некоторых странах доля электроэнергии, получаемая на ТЭС, превышает 80 % (Польша, ЮАР, Саудовская Аравия, Кувейт, ОАЭ, Алжир). ТЭС работают на угле, нефтепродуктах и газе. ТЭС, работающие на природном газе, считаются более экологически чистыми.
Страны-лидеры по размерам выработки электроэнергии на ТЭС
Примерно 16 % мирового производства электроэнергии обеспечивают гидроэлектростанции (ГЭС). По общим размерам выработки электроэнергии на ГЭС выделяются Китай, Бразилия, Канада, США, Россия. Но более ярко ориентация на гидроэнергетику выражена в тех странах, где доля ГЭС особенно высока.
Примеры. Из экономически развитых стран мира практически всю электроэнергию на ГЭС получают в Норвегии. Среди развивающихся стран таких примеров можно привести значительно больше. Самый яркий из них - Бразилия, где ГЭС дают 95 % электроэнергии. Из стран CHГ в эту группу входят Киргизия и Таджикистан.
В Китае, на реке Янцзы, построена самая крупная ГЭС – «Три ущелья» – мощностью более 97 000 МВт.
Страны-лидеры по размерам выработки электроэнергии на ГЭС
Третье место принадлежит атомным электростанциям (АЭС), которые обеспечивают 12 % мировой выработки электроэнергии; они работают уже в 32 стpaнах мира. Больше вceгo электроэнергии на АЭС вырабатывают США, Франция, Япония, Россия, Республика Корея, а по доле АЭС в общей выработке выделяются Франция, Бельгия, Словакия и Швеция.
Страны-лидеры по доле АЭС в общей выработке электроэнергии
Преимущества АЭС:
1. Не требуют постоянных и больших поставок топлива.
Из 1 кг ядерного топлива (уран, плутоний и др.) выделяется столько же энергии, сколько образуется при сжигании 3000 тонн каменного угля. Для работы ядерного реактора в течение нескольких лет достаточно загрузить в него 20—30 тонн ядерного топлива. Поэтому АЭС строят в районах, где нет достаточных энергетических ресурсов или они дороги, но электроэнергии требуется много.
2. При безаварийной работе атомные электростанции оказывают незначительное воздействие на окружающую среду.
Однако всем нам известны печальные случаи эксплуатации АЭС в Чернобыле и станции Фукусима.
После этих аварий темпы роста мировой атомной энергетики существенно замедлились. Многие страны объявили мораторий на строительство АЭС. Но в последнее время строительство АЭС возобновилось в России и в США.
На новые возобновляемые источники энергии приходится вceгo около 3,3 % мировой выработки электроэнергии. Среди подотраслей лидируют ветровая и солнечная. Энергию ветра для производства электроэнергии используют более чем в 80 странах. Больше всего ветровых энергетических установок в Китае, США, Германии, Дании, Испании, Португалии. Солнечную энергию ныне используют более чем в 100 странах, но в качестве стран-лидеров выступают Германия, Испания, Япония, Индия, США.
Приливные электростанции (ПЭС) действуют в 6 странах (Франция, Канада, Россия, Китай, Норвегия, Республика Корея), волновые электростанции пока есть только в Португалии и Великобритании.
В геотермальной энергетике пионерами были Италия, Исландия, Новая Зеландия. Ныне ГеоТЭС действуют уже в 70 странах, но больше всего их в США, Индонезии и на Филиппинах. Исландия являет собой пример страны, где термальные воды широко используются также для отопления.
Геотермальная станция в Исландии
Перспективы использования альтернативных источников энергии во многом связаны с их экологической чистотой.