Энергия во главе!

То, что энергия стоит сейчас во главе всех мировых процессов, не замечал, наверное, только слепой. Сейчас вся мировая политика концентрируется вокруг точек, где либо добывают, либо распределяют энергетические потоки. Почему так происходит догадаться не трудно: для нормального существования (в рамках европейских норм) человеку требуется примерно 2 кВт энергии в день. Учитывая, что в мире сейчас насчитывается примерно 7 миллиардов людей, то общий объём потребной энергии должен составлять 14 млрд кВт. А фактически в наличие имеется только примерно 2 млрд кВт. Вот этим всё и объясняется...

Но недостаток энергии - это только одна проблема. Если бы даже у нас были заветные 14 млрд кВт, неизбежно встал бы вопрос об их равномерном распределении. Здесь помимо вопросов банальной справедливости встаёт ещё один вопрос: энергия давно превратилась в форму оружия, с помощью которого одни страны или группы стран поддерживают свои национальные интересы, а другие, конкурирующие страны или группы стран мешают им это делать. И здесь даже не деньги стоят во главе угла, а соображения выживания одних стран и господства других, вопросы национальной безопасности.

Вот в соответствии с этим мы и попробуем построить изложение энергетической политики России: какие энергетические возможности у нас имеются сегодня и какие резервы могут прибавится к ним в обозримом будущем, а также как мы собираемся распределять доступные нам энергетические ресурсы внутри страны и за её пределами.

Для начала надо понять, какие природные источники энергии вообще доступны нам на земле. Картина здесь достаточно красноречивая: 0,8% доступной нам энергии сосредоточено в нефти, ещё 3,4% - в природном газе, 8,7% - в угле, 0,4% - в уране-235 и 86,7% - в уране-238 и тории. Правда в этой картине не учтены потенциальные источники энергии термоядерного синтеза: дейтерий и литий из которого получают тритий. Литий является 33-м по счёту среди самых распространённых элементов на земле. Водород (а дейтерий - изотоп водорода) - самый распространённый элемент во Вселенной. Собственно из этого анализа всё ясно: наибольшие перспективы в долговременной перспективе имеет использование для получение энергии либо термоядерный синтез, либо энергетика, работающая на плохо делящихся элементах - уране-238 и тории. Все возобновляемые источники энергии даже в масштабах земли имеют пренебрежимо малое значение, а учитывая, что Россия является страной с относительно небольшими ветрами и малым количеством солнечных дней, то для России - эти источники вообще малоперспективны в стратегическом плане.

Однако, есть и проблемы. Дело в том, что в настоящее время нет готовых технологий использования в энергетике ни урана-238, ни тория, ни термоядерного синтеза. Эти технологии близки к реализации, но в данный момент ещё не могут считаться пригодными для промышленного использования. Поэтому в ближайшие 10-20-30 лет Россия и весь мир будут продолжать делать ставку на традиционные источники энергии, в первую очередь, на нефть и газ.

Для России наибольшие перспективы в ближайшие десятилетия будет иметь использование месторождений скрытых в Северном Ледовитом океане, которые до сих пор невозможно было разрабатывать (и даже вести их разведку) из-за постоянного ледового покрова этих территорий. Однако сейчас, в связи с глобальным потеплением, граница паковых льдов в Северном Ледовитом океане стремительно отодвигается на север, освобождая для разведки и начала добычи гигантские ранее совершенно недоступные территории.

Вместе с тем, разведка и добыча углеводородов на северных морских пространствах в условиях экстремальных погодных условий и на больших глубинах представляет значительные трудности и требует использования современных технологий и персонала, обладающего большим опытом морского бурения и добычи с больших глубин. Именно этот фактор сыграл решающую роль в выборе компанией «Роснефть» стратегического партнёра для разведки и разработки новых северных месторождений - корпорации «Бритиш Петролиум» (ВР), тем более, что данная корпорация, единственная из 7 нефтяных сестёр, пошла на обмен активами с компанией «Роснефть» и даже согласилась ввести в Совет Директоров одного представителя компании «Роснефть». Но самое главное, что из всех семи крупнейших нефтяных корпораций мира только ВР имеет большой опыт и отработанные технологии разведочного бурения и добычи нефти и газа в открытом море на больших глубинах в северных районах. Наконец, надо учитывать и долговременный конфликт между ВР и США, связанный с аварией в Мексиканском заливе и выплатой ВР фантастических по размеру штрафов, что является серьёзным фактором, подталкивающим ВР к поиску нового стратегического партнёра.

Именно поэтому сделку по обмену активами между «Роснефтью» и ВР уже несколько лет продвигает как стратегическую линию Игорь Иванович Сечин, президент компании «Роснефть».

Для реализации гигантского проекта разведки и добычи углеводородов с северных морских месторождений Россия располагает лучшим в мире и самым многочисленным атомным ледокольным флотом и достаточно большим танкерным флотом (116 танкеров суммарным дедвейтом 10 млн тонн, среди которых имеется большое количество танкеров высокого ледового класса), а также Северным Морским путём, который уже сейчас доступен для круглогодичного судоходства и позволяет осуществлять транспортировку добываемого топлива как на Запад, так и на Восток по кратчайшему пути, что позволяет диверсифицировать поставки.

Ещё одна важнейшая стратегическая задача для российской экспортной энергетики - это диверсификация поставок с Запада на Восток, что позволяет избежать опасности для бюджета страны в случае внезапного прекращения закупок российских углеводородов странами Евросоюза под политическим давлением. Эта задача в значительной степени решена в результате строительства нефтепровода «Восточная Сибирь-Тихий океан» (ВСТО) и запуска в эксплуатацию заводов по производству сжиженного природного газа (СПГ) в рамках проектов «Сахалин-1» и «Сахалин-2». Тем не менее, объёмы энергопоставок в восточном направлении пока значительно несопоставимо меньше аналогичных объёмов идущих в западном направлении, тем более, что у России есть шансы наладить энергоснабжение Японии в очень значительных объёмах, тем более, что её потребность в энергии резко возросла после аварии на АЭС «Фукусима» и решения о закрытии большей части атомных электростанций на японских островах, однако для этого требуется резкое наращивание возможностей по транспортировке природного газа, нефти и СПГ. Фактически речь идёт о новом гигантском строительстве трубопроводов на Восток, где имеется платёжеспособный рынок огромной емкости.

Тем не менее, несмотря на резкую активизацию программы поставок нефти, природного газа и СПГ в восточном стратегическом направлении, пока основные объёмы экспортных поставок направляются в западном стратегическом направлении - в Европу и Переднюю Азию. Здесь важнейшее направление - завершение строительства газопровода «Южный поток», реконструкция Белорусской газотранспортной системы (ГТС), которая сейчас полностью принадлежит России и наконец начавшейся буквально в последние недели процесса создания газового консорциума с Украиной, которая наконец осознала, что её ГТС может уже через пару лет превратится в огромную кучу закопанных в землю труб и компрессорных станций. Также идёт строительство второй ветки «Голубого потока» для снабжения Турции.

Вся эта гигантская работа имеет не только экономический, но и политический аспект, ибо такие гигантские объёмы поставок газа неизбежно становятся фактором политического влияния на Евросоюз, что прекрасно понимают США, которые всеми силами стремятся снизить зависимость Европы и Турции от поставок российского газа, путём проработки альтернативных маршрутов поставки (провалившийся проект «Набукко», новый проект «Южный коридор», проект Транскаспийского газопровода, проект снабжения Европы СПГ танкерами из Катара, поддержка производства сланцевого газа и другие), а также всеми силами заставляют Европу принять Третий энергопакет, который снижает возможности России по управлению её же построенными газопроводами.

А Россия наоборот заинтересована в постепенном приобретении в европейских странах розничных газовых сетей, что позволяет Газпрому осуществлять продажу своей продукции напрямую конечному потребителю и получать средне- и мелкооптовую и розничную наценку на газ, что увеличивает норму прибыли почти в 4 раза. Однако на этом пути Газпром встречается с большими трудностями, т.к. многие страны Европы не хотят допускать российский вертикально интегрированный холдинг на рынок газовой розницы.

Это и есть собственно проблемы распределения имеющихся энергопотоков, о которых мы упоминали в начале статьи. На примере Европы становится понятным, что не только производство энергии, но и её справедливое распределение в современном мире является большой проблемой, на которую часто накладываются множество неэкономических факторов.

Среди потенциальных угроз российской энергетической экспансии наиболее серьёзная связана со сланцевым газом, который постепенно становится экономическим фактором в течение первого десятилетия XXI века. С тех пор, как в 2002 году была пробурена первая горизонтальная скважина для извлечения сланцевого газа, США удалось нарастить его производство до уровня 40% от общего объёма добычи газа в США, составлявшего 745 млрд куб.метров в 2009 году. Однако вследствие падения цен на природный газ ниже уровня цен на сланцевый газ, начиная с 2010 года стало наблюдаться падение объёмов производства сланцевого газа и сейчас ряд компаний, его добывающих находится на грани банкротства. Пока себестоимость добычи сланцевого газа в 3 раза выше себестоимости добычи природного газа в России (примерно US$150 для сланцевого газа и US$50 для природного газа в России). Кроме того, сланцевый газ не приспособлен для транспортировки на большие расстояния, имеет место быстрая истощаемость месторождений, т.е. дорогостоящие скважины быстро становятся ненужными и ряд др. Всё это делает сланцевый газ пока второстепенным фактором, который на сегодняшний день реально влияет только на ситуацию с газовым спросом в США. Тем не менее, полностью исключать вероятность резкого роста добычи сланцевого газа в странах, которые на сегодняшний день являются стабильными потребителями русского природного газа нельзя и этот фактор необходимо учитывать при планировании долгосрочной энергетической экспортной стратегии России. Сейчас США активно, хотя и без особого успеха, экспериментируют с добычей сланцевого газа в Польше, на Украине, в Германии, Австрии и ряде других стран. Также пытается освоить добычу сланцевого газа Китай. Однако, если через 10 лет им всё-таки удастся существенно нарастить добычу в Европе и Китае, это существенно подорвёт экспортные возможности России. Огромные газовые и даже нефтяные ресурсы России могут оказаться более невостребованными рынком. Хотя вероятность этого сценария относительно мала, но полностью исключать такое развитие событий нельзя, и к нему надо готовится.

Именно здесь видимо самое время рассмотреть другие варианты получения энергии, о которых мы сказали в начале статьи - термоядерный синтез и энергетика, основанная на сжигании плохо делящихся элементов - урана-238 и тория.

Сначала поговорим об управляемом термоядерном синтезе. Сейчас программа его создания вступила в практическую фазу. В исследовательском центре Кадараш близ Марселя началось строительство международного экспериментального термоядерного реактора ITER. В 2010 году началось рытьё котлована под фундамент, а в 2013 году начнётся непосредственно строительство.

В этом проекте естественно участвует и Россия, однако доля её участия мала и сейчас составляет всего чуть менее 10%, что недопустимо мало, учитывая наработки СССР в области ТОКАМАКОВ. Связано это с тем, что когда проект начинался в 2001 году Россия находилась в таком чудовищном экономическом состоянии, что не могла выделить существенные средства на то, чтобы экспериментальную площадку сделать в России. Однако сейчас всё радикально изменилось - денег в стране достаточно много, но карты уже сданы и переиграть данную партию невозможно. Однако никто не мешает России параллельно начать свой собственный или совместно с Китаем проект создания демонстрационного реактора уже у себя в момент, когда первые эксперименты по проекту ITER уже пройдут во Франции.

В проекте создания реактора на управляемом термоядерном синтезе конечно есть ещё довольно много нерешённых технологических и даже некоторых физических проблем, однако на данном этапе уже есть высокая уверенность, что все их удастся решить. Надо сказать, что за последние 50 лет прогресс в направлении управляемой термоядерной реакции достигнут просто огромный. Скажем, когда эксперименты по управляемому термояду начинались в 60-ых годах ХХ века, удавалось достичь параметров температуры на уровне всего 30 эВ, что соответствовало примерно 300 тысячам градусов, а сейчас на экспериментальных установках уже получены температуры в 50 кэВ, что примерно соответствует 500 миллионам градусов Цельсия, хотя для запуска управляемой термоядерной реакции достаточно 100-150 миллионов градусов. То есть за 50 лет достижимые температуры плазмы выросли почти в 2000 раз. Точно также мощность нейтронного выхода удалось за эти годы увеличить в 100 миллионов раз. Или концентрацию плазмы удалось довести до уровня 15*10²⁰ м³, что в 15 раз больше того, что необходимо для запуска термоядерной реакции. Созданы и испытаны потрясающие воображения постоянные магниты на 13 Тесла.

По сути своей осталось окончательно решить только проблему т.н. «первой стенки», которая непосредственно прилегает к области, разогрев которой доходит до 150 миллионов градусов Цельсия, хотя и в этой области у России есть огромные наработки.

В любом случае, начало работы экспериментального реактора ITER ожидается в районе 2020 года, а первого демонстрационного термоядерного реактора - в районе 2030 года. К концу XXI столетия можно ожидать появления промышленных ректоров мощностью примерно в 100 ГВт, что примерно соответствует мощности всех электростанций работающих в России.

Помимо выработки дешёвой энергии управляемый термояд даёт побочный положительный эффект - огромный поток нейтронов идущий из рабочей области, который можно использовать для получения водорода, для получения пресной воды из морской (что будет одной из важнейших проблем в XXI веке), а также сжигать тяжёлые отходы ядерной энергетики, которые сейчас не удаётся утилизировать вообще, причём с получением нового ядерного топлива, и, наконец, получать плутоний-239 из слабоделящегося в обычных условиях урана-238 и тория. Последнее особенно важно, ибо управляемый термояд позволит одновременно с получением энергии ещё и нарабатывать топливо для ядерной энергетики. А уже к середине XXI века дефицит энергии может быть таким, что придётся задействовать абсолютно все доступные человечеству источники энергии, вплоть до самых экзотических.

Таким образом, программа запуска реакторов, работающих на основе управляемого термоядерного синтеза, имеет крайне высокие шансы быть реализованной в течении XXI века. Однако выход её на промышленные мощности возможен в лучшем случае в промежутке между 2070 и 2100 годами, а глобальный энергетический кризис, связанный с катастрофическим недостатком энергии, ожидается по разным оценкам в период от 2030 до 2070 года. В это связи требуется энергетическая технология, способная обеспечить человечество энергией именно в этот период, когда большинство минеральных источников энергии начнут подходить к концу.

И здесь главная надежда на возможность доведения до промышленной готовности ещё одной энергетической технологии, основанной на сжигании плохо делящихся изотопов урана-238 и тория, учитывая, что запасы хорошо делящегося урана-235 близки к исчерпанию, причём во всём мире. Запуск реакции деления изотопов урана-238 или тория, запасы которых просто огромны, можно осуществить с использованием высокоэнергетические нейтронов. Как мы знаем, поток этих нейтронов можно получить как побочный эффект управляемой термоядерной реакции, но пока до этого далеко. Однако есть и другая возможность получить поток высокоэнергетических нейтронов - использование малогабаритного ускорителя конструкции Алексея Сергеевича Богомолова или т.н. ускорителя на обратной волне. Этот компактный ускоритель генерирует поток высоко энергетический нейтронов с энергией 10-14 МэВ, который вызывает т.н. «ВЫНУЖДЕННОЕ» деление плохо делящихся изотопов урана-238 или тория. При этом начинается искусственно поддерживаемая реакция деления урана-238, которая не может перерасти в цепную реакцию, т.к. при выключении потока высокоэнергетических нейтронов тут же самопроизвольно затухает.

В этом состоит огромный плюс такого реактора - он на порядок безопасней современных реакторов, т.к. цепная реакция в нём принципиально невозможна, т.е. принципиально невозможна авария которая произошла в Чернобыле. Но этого мало. В таком реакторе очень низкое остаточное тепловыделение, а, следовательно, резко понижена вероятность повторения и сценария аварии на АЭС «Фукусима», где авария возникла из-за как раз остаточного тепловыделения уже остановленного реактора при выходе из строя системы охлаждения.

Получается технология почти идеальной атомной электростанции, высоко безопасной и сжигающей плохо делящиеся изотопы урана-238 или тория. Мало того, данная технология позволяет работать даже не на природном уране-238, а на тяжёлых отходах сегодняшних атомных электростанций, которые на 95% состоит из урана-238 и сегодня не имеет технологии безопасной утилизации, а только захоронения. При этой же технологии данные отходы мгновенно превращаются в высокоэнергетическое топливо и вместо дорогостоящего и опасного захоронения начинают давать экономический эффект.

Однако данная технология пока не доведена до промышленного использования и по ней в кругах специалистов идут определённые споры.

Зато есть действующая технология многократно опробированная, построенная на использовании реакторов на быстрых нейтронах например, БН-600 или БН-800 на Белоярской АЭС, где те же изотопы плохо делящихся урана-238 или тория-232 перерабатываются в изотоп плутония-239, который в дальнейшем является топливом для других электростанций. Реактор на быстрых нейтронах не только вырабатывает электрическую энергию, но и производит одновременно новое топливо. Единственным недостатком этой технологии является то, что в ней используется цепная реакция деления, которая существенно повышает степень опасности такого реактора и вырабатывает плутоний, который может быть использован для производства ядерного оружия. Следовательно, передача такой технологии другим странам невозможна, вследствие опасности распространения ядерного оружия.

Тем не менее, в настоящий момент данная технология, как технологически отработанная принята в качестве основной в программе развития внутреннего производства электроэнергии по программе РосАтома.

Подводя итог данному обзору надо сказать, что в настоящий момент всё человечество находится перед лицом надвигающегося глобального энергетического кризиса, связанного с постепенным исчерпанием запасов целого ряда природных видов топлива, сочетающихся с экспоненциальным ростом потребностей в энергии, что повлечёт за собой неизбежную смену всего современного технологического уклада в течении ближайших 30-50 лет. Абсолютное большинство стран мира не обладающих современными технологическими возможностями в течении ближайших 30-50 лет лишаться возможностей производить энергию в достаточных количествах и будут в высокой степени зависеть от горстки передовых технологических держав, которые смогут перейти к новому технологическому укладу и следовательно сохранить или упрочить лидирующие позиции в мире.

Отрадно сознавать, что Россия обладает широким спектром возможностей, которые гарантируют её выживание и быстрое развитие в энергетическом плане при любом развитии событий в мире, кроме, разумеется, внутренней дезинтеграции. В России имеется избыточное количество как собственных традиционных природных энергоносителей, так и технологии, гарантирующие доступ к практически безбрежнему (на обозримую перспективу) океану энергии, основанной на принципиально новой ресурсной базе. Всё это даёт основание ожидать существенного изменения роли и влияния России в мире середины XXI века, что можно кратко охарактеризовать термином «энергетическая сверхдержава».

Дмитрий Терехов, сопредседатель общественной организации «Журналисты России»