условного топлива. В 1980 г. в США предполагается израсходовать (в пересчете на условное топливо) 0,8 млрд. т угля, 0,77 млрд. т нефти и 570 млрд. м3 природного газа. Запасов угля по этому уровню потребления хватит на 1000 лет, нефти на 70 лет и газа на 49 лет.
В мировых прогнозных извлекаемых запасах топлива уголь занимает почти 83 %, нефть свыше 10 %, природный газ около 5 %, торф до 11 %. Можно считать среднюю обеспеченность человечества достоверными Запасами топлива по уровню потребления 1980 г. на 300…320 лет и по уровню потребления 2000 г. - на 140…150 лет. Естественно, не следует забывать условности этих цифр.
В зарубежной литературе приводится оценка возможного использования энергии ветра, (морского прибоя, тепловой энергии морей и геотермической энергии. Большинство авторов сходится на том, что эти виды энергии могут удовлетворить только 15 % общей потребности. Таким образом, в ближайшем будущем основой обеспечения человеческого общества продолжает оставаться развитие добычи классических видов топлива.
Можно сделать такие выводы.
1. Каменный и бурый угли являются наиболее распространенными видами топлива, обеспечивающими надежное развитие энергетики.
2. Ограниченные запасы нефти, вероятно, приведут к тому, что через 20…30 лет расходование этого ценного топлива сократится и оно будет переключено только на транспортную энергетику и химию.
3. Вскоре, вероятно, будет признано (целесообразным пользоваться природным газом в основном для химии, технологической и бытовой энергетики.
4. Радиоактивные вещества могут занять существенное место в обеспечении энергетики в связи с научными и техническими достижениями, которые имеются и будут достигнуты в этой области.
Задачи науки в совершенствовании топливной промышленности
В заключение рассмотрим задачи науки в связи с развитием топливных отраслей промышленности и составлением оптимальных топливно-энергетических балансов.
Важнейшая задача геологической науки - обеспечить научным прогнозом, новыми методами поисков и разведки быстрейшее освоение новых нефтяных и газовых месторождений, особенно на Востоке страны. Стоимость геологоразведочных работ на нефть и газ еще очень велика и составляет почти 50 % всех затрат на разведку полезных ископаемых по стране. Геологическая наука должна разработать способы поисков и разведки, которые бы при достаточной достоверности данных о запасах позволили снизить объемы разведочного бурения скважин. Огромные масштабы добычи нефти и газа ставят перед геологической наукой поистине грандиозные задачи.
Научным учреждениям горного профиля, связанным с разработкой нефтяных, газовых, угольных месторождений, предстоит поработать над разрешением ряда больших проблем улучшения техники и технологии производства, дальнейшего роста производительности труда и снижения себестоимости всех видов топлива. К числу важнейших относится прежде всего проблема более эффективного использования нефтяных месторождений путем повышения коэффициента нефтеотдачи. Как указывалось выше, коэффициент нефтеотдачи невелик - в проектах он принимается не более 0,5…0,6. Повышение его может резко снизить стоимость геологоразведочных работ и поможет более экономно расходовать природные ресурсы. Наряду с широким внедрением уже известных прогрессивных способов интенсификации разработки месторождений и увеличения нефтеотдачи должны изыскиваться новые эффективные способы добычи нефти. В ближайшие годы должна быть решена задача воздействия на нефтяные пласты поверхностно активными веществами с целью повышения коэффициента нефтеотдачи и интенсификации разработки. Серьезные задачи стоят в области бурения, совершенствования буровой техники. Должна быть создана надежная техника для бурения скважин глубиной 7...10 км.
Заключение
История развития человечества теснейшим образом связана с получением и использованием энергии. Уже в древнем мире люди использовали тепловую энергию для обогрева жилища, приготовления еды, изготовления из меди, бронзы, железа и других металлов предметов быта, инструментов и т.д.С древнейших времен известны уголь и нефть - вещества, дающие при сжигании большое количество теплоты. Сейчас формулировка "топливо" включает все вещества, которые дают при сжигании большое количество теплоты, широко распространены в природе и (или) добываются промышленным способом. К топливу относятся нефть и нефтепродукты (керосин, бензин, мазут, дизельное топливо), уголь, природный горючий газ, древесина и растительные отходы (солома, лузга и т.п.), торф, горючие сланцы, а в настоящее время и вещества, используемые в ядерных реакторах на АЭС и ракетных двигателях. Таким образом, классификацию топлива можно провести, например по его агрегатному состоянию: твердое (уголь, торф, древесина, сланцы), жидкое (нефть и нефтепродукты) и газообразное (природный газ). Также можно разделить виды топлива и по его происхождению: растительное, минеральное и продукты промышленной переработки. Свойства топлива зависят главным образом от его химического состава. Основным элементом любого топлива природного происхождения является углерод (его содержание составляет от 30 до 85 % массы). В состав топлива также входят H, O, N, S, зола, вода. Практическая ценность топлива определяется количеством теплоты, выделяющейся при его полном сгорании. Так, при сжигании 1 кг древесины выделяется теплота, равная 10,2 МДж, каменного угля - 22 МДж, бензина - 44 МДж. Эта величина прямо зависит от содержания в топливе углерода и водорода и обратно - от содержания кислорода и азота. Другая важнейшая характеристика топлива - его жаропроизводительность, оцениваемая значением максимальной температуры, какую теоретически можно получить при полном сгорании топлива в воздухе. При сгорании дров, например, максимальная температура не превышает 1600 С, каменного угля - 2050 С, бензина - 2100 С. Доля топлива в общей структуре энергоресурсов, потребляемых человечеством, преобладает примерно с начала нашей эры. До 1970-х гг. на первом месте был уголь, сейчас это положение заняла нефть. По-видимому, в обозримом будущем ведущая роль останется за природным топливом.
Для сопоставления запасов различных видов топлива и уровня его использования применяют так называемое условное топливо, удельная теплота сгорания которого равна 7000 ккал/кг (29,3 МДж/кг). По существу все добываемое топливо сжигается, лишь около 10 % нефти и газа перерабатываются химической промышленностью. Наибольшее количество топлива расходуется на тепловых электростанциях (ТЭС), в различного рода тепловых двигателях, на технологические нужды (Например, при выплавке металла, для нагрева заготовок в кузнечных и прокатных цехах), а также на отопление жилых, общественных и производственных помещений. Основной недостаток природного топлива - его крайне медленная восполняемость. Существующие ныне запасы были образованы десятки и сотни миллионов лет назад. В то же время добыча топлива непрерывно увеличивается, что в будущем может привести к серьезному глобальному энергетическому кризису. С 1970-х гг. в мире произошел переход к другим принципам потребления ресурсов вообще и топлива в частности. Человечество должно переориентироваться на другие энергоресурсы, прежде всего на огромные гидроресурсы Земли. Все процессы добычи, переработки и транспортировки топлива охватывает топливная промышленность, которая является составной частью топливно-энергетического комплекса (ТЭК). Все отрасли ТЭК взаимосвязаны. Чтобы учитывать пропорции в добыче различных видов топлива, его распределении и использовании в стране, применяют топливные балансы - таблицы, выражающие соотношения добычи различных видов топлива и их использованием в хозяйстве. Топливные балансы составляются, как правило, на основе единицы условного топлива. В топливном балансе СССР до 1990 г. лидировала нефть, с 1990 г. на первое место вышел газ. Эта ситуация сохраняется до сих пор, а газ является основным экспортным продуктом России. Топливная промышленность нашей страны имеет редкую возможность опираться исключительно на собственные запасы.
Список литературы
1. Федоров М.П. Вторичные ресурсы // Известия РАН. Энергетика. 2002. №6. С 7-11
2. Шамонина А.В, Макаров В.В. Спирты как добавки к бензинам // Автомобильная промышленность. 2005. №8. С 11-12.
3. Гуреев А.А., Серегин Е.П., Азев B.C.Квалификационные методы испытаний нефтяных топлив. М, Химия, 1984.- 200 с.; ил.