Степанов А.В., Алеева Р.Н., Щерба В.А.
МГРИ, anton.stepanov97@mail.ru, rinataal96@mail.ru, scherba_va@mail.ru
Аннотация. Изучены объёмы запасов и альтернативные варианты использования природного газа. В результате проведенного анализа сделан вывод о том, что природный газ может обеспечить комфортное развитие энергетики для удовлетворения растущих потребностей человечества в энергии при значительном сокращении нагрузки на окружающую среду. Этот газ будет основным источником энергии в процессе постепенного перехода на использование альтернативных источников энергии.
Ключевые слова. Природный газ, перспективы использования, экология, окружающая среда.
Природный газ, получивший развитие как источник энергии, является всемирно признанным средством достижения широкого спектра человеческих потребностей. Вместе с тем в отношении перспектив использования природного газа существуют разные мнения, некоторые эксперты предпринимают попытки объявить «начало конца эры углеводородов», в связи с чем представляется актуальной задача исследования роли природного газа в современном мире и перспективы его использования для будущих поколений.
Природный газ - скопление газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ. Основную часть природного газа составляет метан (CH4) — от 70 до 98 %. Газ в природе может находиться в: газовых залежах в пластах некоторых горных пород, в газовых шапках над нефтью или растворенным в нефти, в сланцевых породах [6].
К «нетрадиционным» углеводородам относятся ресурсы, расположенные в сложных геологических условиях в «нетрадиционных» ловушках, требующие применения новых методов разведки, добычи, переработки и транспортировки. К этим ресурсам относятся углеводороды, технологии извлечения которых либо отсутствуют на сегодняшний момент, либо будут доведены до промышленного внедрения уже в среднесрочной перспективе: газ газовых гидратов, газ угольных пластов, попутный газ, арктический глубоководный [2].
В природе объём нетрадиционного природного газа во много раз выше объёма традиционного, однако стоимость добычи нетрадиционных газов на данных момент достаточно велика, что она на сегодня не всегда рентабельна. Доказано, что значительное количество углеводородов находится в мантии Земли, но в настоящее время, ввиду технической недоступности, они не представляют практического интереса [3].
По данным компании BP (British Petroleum) сейчас в мире разведано 197 трлн. м 3 природного газа. В пятёрку лидеров входит Россия, США и страны Персидского залива. (см. табл. 1) По добыче природного газы на мировой арене лидирует США – 865 млрд м3 в год. Рост разведки и добычи природного газа наблюдается во всем мире. Например, значительное увеличение объёмов добычи отмечается в Испании, за 2018 год этот показатель составил 167% по отношению к 2017 году, далее в списке Турция – 43%. Всего в мире ежегодно добывают около 4 трлн т природного газа год.
МГРИ, anton.stepanov97@mail.ru, rinataal96@mail.ru, scherba_va@mail.ru
Аннотация. Изучены объёмы запасов и альтернативные варианты использования природного газа. В результате проведенного анализа сделан вывод о том, что природный газ может обеспечить комфортное развитие энергетики для удовлетворения растущих потребностей человечества в энергии при значительном сокращении нагрузки на окружающую среду. Этот газ будет основным источником энергии в процессе постепенного перехода на использование альтернативных источников энергии.
Ключевые слова. Природный газ, перспективы использования, экология, окружающая среда.
Природный газ, получивший развитие как источник энергии, является всемирно признанным средством достижения широкого спектра человеческих потребностей. Вместе с тем в отношении перспектив использования природного газа существуют разные мнения, некоторые эксперты предпринимают попытки объявить «начало конца эры углеводородов», в связи с чем представляется актуальной задача исследования роли природного газа в современном мире и перспективы его использования для будущих поколений.
Природный газ - скопление газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ. Основную часть природного газа составляет метан (CH4) — от 70 до 98 %. Газ в природе может находиться в: газовых залежах в пластах некоторых горных пород, в газовых шапках над нефтью или растворенным в нефти, в сланцевых породах [6].
К «нетрадиционным» углеводородам относятся ресурсы, расположенные в сложных геологических условиях в «нетрадиционных» ловушках, требующие применения новых методов разведки, добычи, переработки и транспортировки. К этим ресурсам относятся углеводороды, технологии извлечения которых либо отсутствуют на сегодняшний момент, либо будут доведены до промышленного внедрения уже в среднесрочной перспективе: газ газовых гидратов, газ угольных пластов, попутный газ, арктический глубоководный [2].
В природе объём нетрадиционного природного газа во много раз выше объёма традиционного, однако стоимость добычи нетрадиционных газов на данных момент достаточно велика, что она на сегодня не всегда рентабельна. Доказано, что значительное количество углеводородов находится в мантии Земли, но в настоящее время, ввиду технической недоступности, они не представляют практического интереса [3].
По данным компании BP (British Petroleum) сейчас в мире разведано 197 трлн. м 3 природного газа. В пятёрку лидеров входит Россия, США и страны Персидского залива. (см. табл. 1) По добыче природного газы на мировой арене лидирует США – 865 млрд м3 в год. Рост разведки и добычи природного газа наблюдается во всем мире. Например, значительное увеличение объёмов добычи отмечается в Испании, за 2018 год этот показатель составил 167% по отношению к 2017 году, далее в списке Турция – 43%. Всего в мире ежегодно добывают около 4 трлн т природного газа год.
В современном мире природный газ играет важную роль по нескольким причинам. Это дешёвый источник энергии, природный газ занимает третью строчку в списке самых продаваемых продуктов в мире, то есть многие экономики мира находятся в прямой зависимости от газового углеводородного топлива. Это один из самых
экологически чистых источников энергии.
Природный газ является одним из самых дешевых ресурсов. В эквивалентном количестве энергии (на 1 МВт) капиталоемкость природного газа (по данным Министерства энергетики США) составляет $ 1023, тогда как, например, солнечной энергии – $ 3873. Использование природного газа требует минимального вовлечения земельных ресурсов. В то время, как 6 млн га пахотных земель теряются ежегодно.
экологически чистых источников энергии.
Природный газ является одним из самых дешевых ресурсов. В эквивалентном количестве энергии (на 1 МВт) капиталоемкость природного газа (по данным Министерства энергетики США) составляет $ 1023, тогда как, например, солнечной энергии – $ 3873. Использование природного газа требует минимального вовлечения земельных ресурсов. В то время, как 6 млн га пахотных земель теряются ежегодно.
Газификация способствует улучшению обстановки состояния воздушной атмосферы. Сегодня более половины человечества живут в городах, особенно остра проблема загрязнения воздушной атмосферы в Китае и Индии, 9 из 10 человек, проживавших в городах этих стран, дышат воздухом, который не отвечает установленному ВОЗ стандарту безопасности [1]. Анализируя вклады в загрязнение атмосферного воздуха такими загрязняющими
веществами, как взвешенные частицы, оксиды азота и оксиды серы, основных источников энергии можно сказать, что, в сравнении с другими источниками, вклад в загрязнение газа минимален.
веществами, как взвешенные частицы, оксиды азота и оксиды серы, основных источников энергии можно сказать, что, в сравнении с другими источниками, вклад в загрязнение газа минимален.
По прогнозам Международного энергетического агентства (IEA) [8], природный газ станет самым востребованным ископаемым топливом с ежегодным постоянным ростом потребления в период до 2035 года, охватывающим все регионы. Природный газ останется наиболее предпочтительным углеводородным
топливом для окружающей среды, поэтому в целом его потребление в мире возрастет с 4 трлн. м3 в 2020 г. до 4,77 трлн. м3 в 2035. Наибольший рост придётся на промышленность и энергетику, на эти два сектора вместе придется около 87% прогнозируемого роста потребления природного газа.
Несмотря на то, что степень мировых запасов «нетрадиционных» видов газа до сих недостаточно изучена, IEА прогнозирует значительный рост по этим видам углеводородов. Доля сланцевого газа и метана из угольных пластов к 2030 году составит около 63% добычи газа в Северной Америке. Спад добычи природного газа будет 3 способствовать росту импорта газа в Европу более, чем на 60%, до 1,18 млрд. м
в день в 2030 г. В Китае ожидается рост добычи газа на 6,1% в год. На сланцевый газ и газ из метана угольных пластов придется 46% роста, но все равно Китай будет нуждаться в импортных поставках природного газа и СПГ [7].
Совместное использование природного газа и возобновляемых источников энергии даст возможность плавного ухода от загрязняющих природу энергетических производств. На сегодня есть два принципиальных подхода к решению этой задачи. Один подход состоит в развитии гибридных солнечно-газовых электростанций путём возведения солнечных электростанций рядом с газовыми. Этот метод позволяет использовать уже существующую инфраструктуру, следовательно, снизить первоначальные денежные вложения.
Иным вариантом совместного использования природного газа и солнечной энергии являются установки смешанного цикла, объединённые с солнечными батареями. В них происходит увеличение парообразования за счёт компенсации потерь газотурбинных установок солнечной энергией. В разработке находятся варианты совместного использования природного газа и ветра. Например, американская компания Altresco поставила своей целью объединить ветер и газ на промышленном уровне путём создания единой электросети, состоящий из ветряных и газовых электрогенераторов [9].
В мире набирает популярность технология использование попутного нефтяного газа для производства сжиженного природного газа, она объединяет обезвоживание, сжатие, охлаждение и кондиционирование, исключая необходимость в дорогостоящих гликолевых и холодильных системах. Технология была разработана компанией АСПЕН (ASPEN) и используется в США и Канаде. Преимуществами этой технологии над другими являются: малозатратность сырья, производство ценного СПГ, устранение образования наледи и гидратов, портативность, простое техническое обслуживание. Метод используется совместно и с другими методами с целью увеличения уровня утилизации СПГ, что исключает его сжигание в факелах [4,10].
Таким образом, на нашей планете, с учётом нетрадиционных ресурсов, сосредоточены огромные запасы природного газа. Во всех развитых регионах мира постоянно совершенствуется инфраструктура для более рационального использования природного газа. Природный газ является самым дешёвым, доступным и безопасным видом топлива для получения тепла и электроэнергии. Технологии, позволяющие значительно сократить или свести к нулю выброс CO2 при его сжигании, делают его самым экологически чистым видом топлива. Потребность в природном газе в ближайшей перспективе будет возрастать, природный газ будет основным источником энергии в
процессе постепенного перехода к использованию альтернативных источников энергии. Все это позволяет сделать вывод о том, что природный газ сможет обеспечить развитие энергетики для удовлетворения растущих потребностей человечества в энергии при значительном сокращении нагрузки на окружающую среду.
Литература
1. Аксютин О.Е., Ишков А.Г., Романов К.В., Грачев В.А. Роль природного газа в реализации целей устойчивого развития // Газовая промышленность. № 7 (771). 2018. С. 102-114.
2. Бессель В.В. Нетрадиционные ресурсы углеводородного сырья. М.: РГУ Нефти и газа, 2017. 117 с.
3. Кучеров В.Г., Золотухин А.Б., Бессель В.В., Лопатин А.С., Мартынов В.Г. Природный газ – главный источник энергии в ХХI в. // Газовая промышленность. 2015. № 716. С. 8-12.
4. Щерба В.А., Гомес А.Ш.С., Воробьёв К.А. Проблемы и перспективы утилизации попутного нефтяного газа в Российской Федерации // Проблемы региональной экологии.
№1. 2019. С. 139-144.
5. BP Statistical Review of World Energy. 2019. 62 с.
6. Природный газ - состав, свойства, нахождение в природе [Электронный ресурс] –Режимдоступа:https://petrodigest.ru/info/terms/p-ru-terms/prirodnyj-gazДата обращения: 16.02.2020
7. Перспективы газовой области [Электронный ресурс] - Режим доступа:
http://www.pro-gas.ru/persp/persp_full/ Дата обращения: 16.02.2020
8. Информация о природном газе 2019 [Электронный ресурс] - https://www.iea.org/reports/natural-gas-information-2019 Дата обращения: 22.02.2020
9. Перспективы использования природного газа вместе с возобновляемыми источниками энергии [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://vsegdavkurse.ru/page/perspektivy-ispolzovanija-prirodnogo-gaza-vmeste-s- vozobnovljaemymi-istochnikami-energii Дата обращения: 16.02.2020
10. Компания Аспен // Низкозатратный метод снижения сжигания [Электронный ресурс] – СПГ ПРО, восстановления природного газа, кондиционирование газа, производство электроэнергии и искусственный подъём, 2017 – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-i-perspektivy-utilizatsii-poputnogo-neftyanogo-gaza- v-rossiyskoy-federatsii/viewer Дата обращения: 22.02.2020
Аксютин О.Е., Ишков А.Г., Романов К.В., Грачев В.А. Роль природного газа в реализации целей устойчивого развития // Газовая промышленность. № 7 (771). 2018. С. 102-114.
11. Бессель В.В. Нетрадиционные ресурсы углеводородного сырья. М.: РГУ Нефти и газа, 2017. 117 с.
12. Кучеров В.Г., Золотухин А.Б., Бессель В.В., Лопатин А.С., Мартынов В.Г. Природный газ – главный источник энергии в ХХI в. // Газовая промышленность. 2015. № 716. С. 8-12.
13. Щерба В.А., Гомес А.Ш.С., Воробьёв К.А. Проблемы и перспективы утилизации попутного нефтяного газа в Российской Федерации // Проблемы региональной экологии.
№1. 2019. С. 139-144.
14. BP Statistical Review of World Energy. 2019. 62 с.
15. Природный газ - состав, свойства, нахождение в природе [Электронный ресурс] – Режимдоступа:https://petrodigest.ru/info/terms/p-ru-terms/prirodnyj-gazДата обращения: 16.02.2020
16. Перспективы газовой области [Электронный ресурс] - Режим доступа:
http://www.pro-gas.ru/persp/persp_full/ Дата обращения: 16.02.2020
17. Информация о природном газе 2019 [Электронный ресурс] - https://www.iea.org/reports/natural-gas-information-2019 Дата обращения: 22.02.2020
18. Перспективы использования природного газа вместе с возобновляемыми источниками энергии [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://vsegdavkurse.ru/page/perspektivy-ispolzovanija-prirodnogo-gaza-vmeste-s- vozobnovljaemymi-istochnikami-energii Дата обращения: 16.02.2020
19. Компания Аспен // Низкозатратный метод снижения сжигания [Электронный ресурс] – СПГ ПРО, восстановления природного газа, кондиционирование газа, производство электроэнергии и искусственный подъём, 2017 – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-i-perspektivy-utilizatsii-poputnogo-neftyanogo-gaza- v-rossiyskoy-federatsii/viewer Дата обращения: 22.02.2020
топливом для окружающей среды, поэтому в целом его потребление в мире возрастет с 4 трлн. м3 в 2020 г. до 4,77 трлн. м3 в 2035. Наибольший рост придётся на промышленность и энергетику, на эти два сектора вместе придется около 87% прогнозируемого роста потребления природного газа.
Несмотря на то, что степень мировых запасов «нетрадиционных» видов газа до сих недостаточно изучена, IEА прогнозирует значительный рост по этим видам углеводородов. Доля сланцевого газа и метана из угольных пластов к 2030 году составит около 63% добычи газа в Северной Америке. Спад добычи природного газа будет 3 способствовать росту импорта газа в Европу более, чем на 60%, до 1,18 млрд. м
в день в 2030 г. В Китае ожидается рост добычи газа на 6,1% в год. На сланцевый газ и газ из метана угольных пластов придется 46% роста, но все равно Китай будет нуждаться в импортных поставках природного газа и СПГ [7].
Совместное использование природного газа и возобновляемых источников энергии даст возможность плавного ухода от загрязняющих природу энергетических производств. На сегодня есть два принципиальных подхода к решению этой задачи. Один подход состоит в развитии гибридных солнечно-газовых электростанций путём возведения солнечных электростанций рядом с газовыми. Этот метод позволяет использовать уже существующую инфраструктуру, следовательно, снизить первоначальные денежные вложения.
Иным вариантом совместного использования природного газа и солнечной энергии являются установки смешанного цикла, объединённые с солнечными батареями. В них происходит увеличение парообразования за счёт компенсации потерь газотурбинных установок солнечной энергией. В разработке находятся варианты совместного использования природного газа и ветра. Например, американская компания Altresco поставила своей целью объединить ветер и газ на промышленном уровне путём создания единой электросети, состоящий из ветряных и газовых электрогенераторов [9].
В мире набирает популярность технология использование попутного нефтяного газа для производства сжиженного природного газа, она объединяет обезвоживание, сжатие, охлаждение и кондиционирование, исключая необходимость в дорогостоящих гликолевых и холодильных системах. Технология была разработана компанией АСПЕН (ASPEN) и используется в США и Канаде. Преимуществами этой технологии над другими являются: малозатратность сырья, производство ценного СПГ, устранение образования наледи и гидратов, портативность, простое техническое обслуживание. Метод используется совместно и с другими методами с целью увеличения уровня утилизации СПГ, что исключает его сжигание в факелах [4,10].
Таким образом, на нашей планете, с учётом нетрадиционных ресурсов, сосредоточены огромные запасы природного газа. Во всех развитых регионах мира постоянно совершенствуется инфраструктура для более рационального использования природного газа. Природный газ является самым дешёвым, доступным и безопасным видом топлива для получения тепла и электроэнергии. Технологии, позволяющие значительно сократить или свести к нулю выброс CO2 при его сжигании, делают его самым экологически чистым видом топлива. Потребность в природном газе в ближайшей перспективе будет возрастать, природный газ будет основным источником энергии в
процессе постепенного перехода к использованию альтернативных источников энергии. Все это позволяет сделать вывод о том, что природный газ сможет обеспечить развитие энергетики для удовлетворения растущих потребностей человечества в энергии при значительном сокращении нагрузки на окружающую среду.
Литература
1. Аксютин О.Е., Ишков А.Г., Романов К.В., Грачев В.А. Роль природного газа в реализации целей устойчивого развития // Газовая промышленность. № 7 (771). 2018. С. 102-114.
2. Бессель В.В. Нетрадиционные ресурсы углеводородного сырья. М.: РГУ Нефти и газа, 2017. 117 с.
3. Кучеров В.Г., Золотухин А.Б., Бессель В.В., Лопатин А.С., Мартынов В.Г. Природный газ – главный источник энергии в ХХI в. // Газовая промышленность. 2015. № 716. С. 8-12.
4. Щерба В.А., Гомес А.Ш.С., Воробьёв К.А. Проблемы и перспективы утилизации попутного нефтяного газа в Российской Федерации // Проблемы региональной экологии.
№1. 2019. С. 139-144.
5. BP Statistical Review of World Energy. 2019. 62 с.
6. Природный газ - состав, свойства, нахождение в природе [Электронный ресурс] –Режимдоступа:https://petrodigest.ru/info/terms/p-ru-terms/prirodnyj-gazДата обращения: 16.02.2020
7. Перспективы газовой области [Электронный ресурс] - Режим доступа:
http://www.pro-gas.ru/persp/persp_full/ Дата обращения: 16.02.2020
8. Информация о природном газе 2019 [Электронный ресурс] - https://www.iea.org/reports/natural-gas-information-2019 Дата обращения: 22.02.2020
9. Перспективы использования природного газа вместе с возобновляемыми источниками энергии [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://vsegdavkurse.ru/page/perspektivy-ispolzovanija-prirodnogo-gaza-vmeste-s- vozobnovljaemymi-istochnikami-energii Дата обращения: 16.02.2020
10. Компания Аспен // Низкозатратный метод снижения сжигания [Электронный ресурс] – СПГ ПРО, восстановления природного газа, кондиционирование газа, производство электроэнергии и искусственный подъём, 2017 – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-i-perspektivy-utilizatsii-poputnogo-neftyanogo-gaza- v-rossiyskoy-federatsii/viewer Дата обращения: 22.02.2020
Аксютин О.Е., Ишков А.Г., Романов К.В., Грачев В.А. Роль природного газа в реализации целей устойчивого развития // Газовая промышленность. № 7 (771). 2018. С. 102-114.
11. Бессель В.В. Нетрадиционные ресурсы углеводородного сырья. М.: РГУ Нефти и газа, 2017. 117 с.
12. Кучеров В.Г., Золотухин А.Б., Бессель В.В., Лопатин А.С., Мартынов В.Г. Природный газ – главный источник энергии в ХХI в. // Газовая промышленность. 2015. № 716. С. 8-12.
13. Щерба В.А., Гомес А.Ш.С., Воробьёв К.А. Проблемы и перспективы утилизации попутного нефтяного газа в Российской Федерации // Проблемы региональной экологии.
№1. 2019. С. 139-144.
14. BP Statistical Review of World Energy. 2019. 62 с.
15. Природный газ - состав, свойства, нахождение в природе [Электронный ресурс] – Режимдоступа:https://petrodigest.ru/info/terms/p-ru-terms/prirodnyj-gazДата обращения: 16.02.2020
16. Перспективы газовой области [Электронный ресурс] - Режим доступа:
http://www.pro-gas.ru/persp/persp_full/ Дата обращения: 16.02.2020
17. Информация о природном газе 2019 [Электронный ресурс] - https://www.iea.org/reports/natural-gas-information-2019 Дата обращения: 22.02.2020
18. Перспективы использования природного газа вместе с возобновляемыми источниками энергии [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://vsegdavkurse.ru/page/perspektivy-ispolzovanija-prirodnogo-gaza-vmeste-s- vozobnovljaemymi-istochnikami-energii Дата обращения: 16.02.2020
19. Компания Аспен // Низкозатратный метод снижения сжигания [Электронный ресурс] – СПГ ПРО, восстановления природного газа, кондиционирование газа, производство электроэнергии и искусственный подъём, 2017 – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-i-perspektivy-utilizatsii-poputnogo-neftyanogo-gaza- v-rossiyskoy-federatsii/viewer Дата обращения: 22.02.2020
Проект "Климат и экология" реализуется при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации