Статья: Сланцевый газ – энергетическое чудо или климатическая катастрофа

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Сланцевый газ - энергетическое чудо или климатическая катастрофа?

Клименко В.В., Терешин А.Г.

Аннотация

В статье исследованы глобальные и региональные ресурсные и экологические проблемы развития добычи и использования нетрадиционного газа. Показано, что несмотря на неопределенность в оценках экономической и экологической целесообразности добычи сланцевого газа, по имеющимся ресурсным оценкам, его использование способно решить ряд региональных энергетических (замещение импорта) и экологических (замещение более «грязного» угольного топлива) проблем. Вместе с тем освоение колоссальных мировых ресурсов этого вида топлива может существенным образом отразиться на химическом и тепловом радиационном балансе атмосферы планеты, причем климатический эффект выбросов диоксида углерода при сжигании нетрадиционного газа значительно превосходит последствия от утечек метана при его добыче.

Ключевые слова: нетрадиционный газ, ресурсы, добыча, сжигание, эмиссия диоксида углерода и метана, изменения атмосферы и климата.

Annotatіon

The article examines global and regional resource and ecological problems of developing and use of non-traditional gas. It is shown that despite the uncertain assessments of economic and environmental practicability of shale gas extraction, according to the available data, its use is capable of solving different regional energetic (import substitution) and environmental (replacement of dirtier fuel) problems. At the same time development of the world resources of this kind of fuel can greatly influence the chemical, thermal and radiation balance of our planet, and the burning non-traditional gas the climatic effect of carbon dioxide emissions is much greater than the climate impacts of methane leakage during extraction.

Keywords: non-traditional gas, resources, extraction, burning, carbon dioxide and methane emissions, atmosphere and climate changes.

Введение

Первые полтора десятилетия XXI века ознаменовались сразу несколькими знаковыми событиями в массо- и энергообмене системы «человек - природа»:

1) впервые после нефтяных кризисов 1970-х гг. отмечены чрезвычайно высокие темпы роста мирового энергопотребления - 2,6 % в год (в две предыдущие декады - 1,9 и 1,3 % соответственно) (ВР… n.d.);

2) впервые после 1965 г. уголь возвратил себе первое место в ряду важнейших энергоносителей (5,33 млрд т у. т.[1] в 2011 г.), завершив полувековую эру нефти (потребление в 2011 г. 5,25 млрд т у. т.) (ВР… n.d.); Тонна условного топлива (т у. т.) - единица измерения энергии, эквивалентная 29 308 кДж (теплота сгорания тонны высококачественного угля).

3) впервые за 200 лет индустриальной истории энергопотребление развивающихся стран начиная с 2008 г. превышает уровень экономически развитых государств (Ibid.);

4) ежегодные антропогенные выбросы углекислого газа приблизились к критическому значению в 10 млрд т (в пересчете на углерод) (Ibid.);

5) среднегодовая концентрация углекислого газа в атмосфере достигла небывалого за последние 3 млн лет рубежа в 400 млн-1;

6) повышение среднеглобальной температуры воздуха по сравнению с доиндустриальным периодом вплотную подошло к рубежу в 1 °С (Climatic… 2013), беспрецедентному в контексте позднего голоцена (последние шесть тысяч календарных лет).

Эти события с новой силой напоминают, что перед цивилизацией стоят серьезные вызовы.

1) Располагает ли планета достаточным количеством природных ресурсов для современной бурно развивающейся энергетики?

2) Не приведет ли безостановочный рост антропогенной нагрузки на климатическую систему к гибельным последствиям для всей цивилизации?

Однако для формирования объективной картины современного мира необходимо отметить, что в течение последней декады обозначились и некоторые ободряющие обстоятельства:

1) возобновляемые источники энергии, не связанные с выбросами диоксида углерода, демонстрируют максимальные темпы роста среди прочих видов энергии (в 2000-2009 гг. - 12 % в год, а за последние три года - 18 %!!) (BP… n.d.);

2) впервые за последние 30 лет зафиксирован отрицательный декадный тренд изменения глобальной температуры (Climatic… 2013).

Еще одно крупное событие, последствия которого для человечества пока еще недостаточно изучены, произошло в мировой энергетике: речь идет о так называемой «сланцевой революции» - стремительном росте добычи природного газа из нетрадиционных источников - сланцевых пород, а также угольных шахт и др. Так, в США - лидере освоения нетрадиционных ресурсов газа - всего за несколько лет производство нетрадиционного газа достигло почти половины от общей национальной ежегодной добычи (U.S. Ener-gy… 2013), позволив стране занять первое место в мире по производству газового топлива, опередив Россию. Несмотря на множество неясных вопросов, связанных с промышленным использованием этого ресурса (в первую очередь экономических и экологических), многие страны ведут работы по освоению месторождений сланцевого газа (СГ) и утилизации шахтного метана. Особенностью СГ является то, что его запасы распределены по миру довольно равномерно, что позволяет многим странам-энергоимпортерам (Польша, Украина, Турция) надеяться на обретение большей энергетической, а порой и политической, независимости. Не будет преувеличением сказать, что вот уже несколько лет мир пребывает в состоянии «сланцевой эйфории», которая, впрочем, в основном поразила правительственные, политические и бизнес-круги.

По оценкам специалистов (Mohr, Evans 2011), эти процессы скоро окажут существенное влияние на структуру будущего мирового топливного баланса. В свою очередь изменения в объеме и характере мирового энергопотребления отразятся на масштабах антропогенного воздействия на атмосферу и климат. Настоящая работа посвящена анализу глобальных ресурсных и экологических проблем, связанных с увеличением объемов добычи нетрадиционного газа (НГ).

1. Ресурсы нетрадиционного газа

К нетрадиционным источникам газа относят газовые скопления, где газ находится в сорбированной или водорастворенных формах, либо в низкопроницаемых и глубокозалегающих коллекторах (Перлова 2010). Если технология промышленной добычи газа не определена, то он относится к нетрадиционным по технологическим критериям или же по экономическим, если стоимость добычи существенно превышает рыночную цену.

Мировые ресурсы газа нетрадиционных источников колоссальны и составляют не менее 4000 трлн м3, что как минимум в 10 раз превышает ресурсы традиционного газа. Их распределение по видам представлено в табл. 1.

Таблица 1 Ресурсы нетрадиционного газа (НГ)

Источник: Перлова 2010.

Большая часть НГ заключена в газовых гидратах. Как видно из табл. 1, мировые ресурсы гидратного метана чрезвычайно велики, но определены в настоящее время весьма приблизительно с точностью до двух порядков.

Россия, значительную часть территории которой занимает вечная мерзлота, имеет благоприятные условия для существенных запасов газогидратов, что было отмечено советскими учеными еще в 40-х гг. ХХ в. (Соловьев 2003). В 1960-е гг. были обнаружены первые месторождения газовых гидратов на севере СССР. Примером добычи газа из гидратов может служить разработка Мессояхского месторождения в Сибири, начавшаяся в 1969 г., когда, по мнению специалистов, впервые удалось извлечь природный газ непосредственно из гидратов.

По оценке специалистов ООО «Газпром ВНИИГАЗ», в России ресурсы гидратного газа составляют около 400 трлн м3 и находятся на севере Европейской территории и Сибири. Огромные газогидратные месторождения расположены на шельфе морей Северного Ледовитого океана.

Существенную часть нетрадиционных источников газа составляет угольный метан, большая часть которого находится в форме твердого раствора с углем.

Существовавшая ранее технология добычи газа из угольных пластов из-за низкого дебита не позволяла добывать газ целенаправленно и использовать его для газоснабжения населения и промышленности. Положение несколько изменилось в последние годы с развитием (и некоторым удешевлением) техники горизонтального бурения и многоступенчатого гидроразрыва пластов (ГРП).

Разные виды угля содержат различное количество метана. В бурых углях его содержится мало, а в антрацитах - много, однако проницаемость последних существенно ниже. В России наиболее перспективны для добычи газа угли Воркутинского и Кузнецкого бассейнов, недавно организована опытно-промышленная добыча угольного газа на Талдомской площади Кузбасса.

Не останавливаясь специально на газах низкопроницаемых коллекторов и глубоких горизонтов, рассмотрим более подробно сланцевый газ, к которому в последние годы приковано особенно пристальное внимание не только в экономических, но и в широких политических кругах разных стран.

2. Ресурсы сланцевого газа

Сланцевый газ (СГ) - это разновидность природного газа, рассредоточенного в коллекторах, расположенных в толще сланцевого слоя. Запасы отдельных газовых коллекторов невелики, но они огромны в совокупности, что диктует необходимость появления специальных технологий добычи.

Оценки запасов сланцевого газа по регионам мира и странам из разных источников значительно отличаются, что не в последнюю очередь объясняется конъюнктурными и политическими соображениями.

Недавний отчет, подготовленный Управлением энергетической информации США (Energy Information Administration - EIA) (International… 2011), исключил из рассмотрения запасы сланцевого газа в России, обладающей значительными ресурсами традиционного газа, и богатые углеводородами страны Ближнего Востока. Помимо этого не учитывались и запасы угольного метана. Общемировые извлекаемые запасы газа в мире - и традиционного, и нетрадиционного - составили, по расчетам EIA, 640 трлн м3, из которых 40 %, что равно в численном выражении 256 трлн м3, приходится на сланцевый газ. При подсчете запасов принимались во внимание только перспективные с точки зрения добычи сланцевого газа формации высокого качества. Эксперты EIA отмечают, что разведочное бурение позволит в будущем уточнить запасы, учитывая такие параметры, как поступление газа из скважин и площадь, на которой удастся производить добычу.

Пригодные для промышленной добычи запасы СГ в мире (без стран СНГ и части стран Азии) оцениваются более скромной цифрой - в 187 трлн м3 (245 млрд т у. т., что в два раза меньше запасов традиционного газа). Однако в отличие от традиционного сланцевый газ довольно равномерно распространен по всей планете, что, безусловно, повышает его привлекательность в качестве местного энергетического ресурса. Его запасы в Северной Америке оцениваются в 54,7, в Южной Америке - 34,3, в Африке - 29,5, в Азии (главным образом, в Китае) - в 39,8 трлн м3. В Европе запасы сланцевого газа оцениваются в 18 трлн м3 (23 млрд т у. т.). По оценкам Министерства экономического развития России, добыча нетрадиционного газа в Европе к 2030 г. может составить 15 млрд м3 в год (около 20 млн т у. т.) и, конечно, ни в малейшей степени не сможет повлиять ни на газовый, ни тем более на общий энергетический баланс региона. В этой связи уместно напомнить, что ежегодное потребление газа в Европе (без России) превышает 820 млн т у. т.

Как отмечается в отчете EIA (International… 2011), большинство сланцевых месторождений находятся там, где наблюдается недостаток традиционных источников, в частности в Китае, Южной Африке и Европе. Поэтому только в некоторых странах, например во Франции (оценочные запасы - 5,1 трлн м3), Польше (5,3 трлн м3), Турции, Украине и ЮАР, СГ мог бы составить значительную долю в национальном энергобалансе. Отдельно отмечено, что в ЮАР сланцевый газ может использоваться для выработки сжиженного газа.

Изменить объем экспорта российского газа могла бы добыча СГ у ближайших европейских соседей - Польши и Украины. Но насколько реальна такая перспектива?

Недавно Польша существенно сократила оценку извлекаемых запасов СГ в недрах страны, что следует из опубликованного в марте 2012 г. отчета Польского института геологии. Теперь извлекаемые запасы СГ в стране оцениваются в 365-768 млрд м3, что значительно ниже оценок EIA. Учитывая, что потребление газа в Польше составляет примерно 15,4 млрд м3 в год (ВР… n.d.), страна теоретически может заместить весь импорт газа внутренним производством на несколько десятилетий. Вместе с тем в энергетике Польши традиционно велика доля угля, который в перспективе должен хотя бы частично замещаться более «чистым» природным газом. Поэтому даже при росте собственной добычи сланцевого газа Польша, скорее всего, продолжит импортировать природный газ. Таким образом, следствием добычи собственного СГ может стать разве что диверсификация источников импорта природного газа и уменьшение импорта из России.