Однако с точки зрения возможных изменений состава атмосферы и климата важной является эмиссия диоксида углерода при сжигании не только газа, но и всех видов ископаемого топлива, которая зависит от общего энергопотребления и структуры мирового энергобаланса. В основу приведенных здесь расчетов положен генетический прогноз энергопотребления, подробно описанный в наших работах (Klimenko, Tereshin 2010) и доказавший свою способность давать весьма полезные результаты в долгосрочных прогнозах. Этот прогноз предполагает стабилизацию мирового потребления энергии на уровне примерно в 30 млрд т у. т. к концу нынешнего столетия с преобладанием доли источников, не связанных со сжиганием ископаемого топлива (в основном нетрадиционных и возобновляемых источников [НВИЭ] - солнечных, ветровых, гидро- и биоэнергетических). Долгосрочный прогноз структуры энергобаланса, как показывает практика, представляет собой гораздо более сложную задачу, и поэтому здесь рассматриваются два его крайних сценария и еще один промежуточный, когда весь объем нетрадиционного газа используется для:
1 - замещения угля;
2 - замещения НВИЭ;
3 - замещения угля и НВИЭ в равных долях.
Результаты расчетов, представленные на рис. 2, показывают, что реализация сценария 3 дает эволюцию будущих выбросов углерода, по сути, тождественную так называемому «историческому» сценарию, последствия которого подробно обсуждались в недавних работах (Klimenko, Tereshin 2010; Хрусталев и др. 2008; Аржанов и др. 2012) и могут быть квалифицированы как вызывающие определенную озабоченность масштабом предстоящих климатических изменений. Замещение угля нетрадиционным газом приводит к скорому, в течение двух десятилетий, достижению пика эмиссии углекислого газа в пересчете на углерод на уровне немногим выше 9 Гт С/год, в то время как замена НВИЭ газом повышает этот пик почти до 12 Гт С/год и смещает его во вторую половину текущего столетия.
Рис. 2 Эмиссия CO2 (в пересчете на углерод) при сжигании органического топлива по сценариям 1-3 (см. текст)
Рис. 3 Модельные расчеты изменения атмосферной концентрации CO2 по сценариям эмиссии 1-3 (см. текст)
Глобальный цикл углерода при различных сценариях освоения нетрадиционных резервов газа претерпевает довольно значительные изменения, что отражается на ходе концентрации углекислого газа в атмосфере (рис. 3) и температурной реакции климатической системы (рис. 4).
Рис. 4 Модельные расчеты изменения среднеглобальной температуры воздуха (относительно среднего значения за 1951-1980 гг.) по сценариям эмиссии 1-3 (см. текст)
Расчеты глобальных изменений атмосферной концентрации CO2 выполнены О. В. Микушиной с помощью боксово-диффузионной модели углеродного цикла, температуры приземного воздуха - регрессионно-аналитической модели климата, разработанных в НИУ МЭИ (Клименко и др. 1997).
Как уже говорилось, настоящее время извлечение СГ сопряжено со значительными его утечками в атмосферу, достигающими 4-8 % от объемов добычи (Howarth et. al. 2011), что значительно выше, чем при добыче традиционного природного газа. Высказываются серьезные опасения, что поступление в атмосферу такого количества метана, парниковый потенциал которого в 25 раз превосходит потенциал углекислого газа, может значительно усилить глобальное потепление. По нашим расчетам в предположении, что технологические утечки составляют 6 % от объемов добычи, максимальный выброс метана в атмосферу от добычи НГ достигнет в 2050-2120 гг. 100-200 млн т/год, или 10-15 % от общей интенсивности всех его источников. Это действительно приведет к некоторому увеличению концентрации метана в атмосфере и повышению его радиационного форсинга в этот период примерно на 10 % по сравнению с базовым вариантом (Клименко, Терешин 2010). Однако же в течение XXII столетия в связи со спадом добычи НГ и соответствующих утечек метана, а также небольшим временем жизни этого парникового газа содержание метана в атмосфере вернется к базовому варианту. Вклад дополнительных выбросов метана в температурный сигнал мы оцениваем в несколько сотых градуса.
Частичное замещение угля нетрадиционным газом в мировом энергобалансе приводит к заметному смягчению антропогенного воздействия на климатическую систему и отодвигает ее от критических рубежей в 500 млн-1 по концентрации СО2 и 2 єС повышения температуры по сравнению с доиндустриальной эпохой. Напротив, замедление темпов роста НВИЭ и сохранение нынешней ориентации на ископаемые виды топлива является чрезвычайно опасным, поскольку еще до конца нынешнего столетия сначала концентрация, а затем и температура превышают указанные критические рубежи и остаются за ними по крайней мере в течение двух-трех столетий. В таких условиях неизбежно существенное повышение кислотности верхнего слоя океана, что повлечет за собой массовую гибель значительной части морской биоты, и в первую очередь кораллов (Knowlton 2001; Hoegh-Guldberg et al. 2007). Это будет означать разрушение экономики многих развивающихся стран, основанной на туризме и прибрежном рыболовстве. Далее, длительное повышение температуры на величину более 2 єС (что всего на 1,2 єС выше современного) делает почти неизбежным частичное разрушение Гренландского ледового щита и всех малых материковых оледенений, существенное, не менее чем на 2 м, повышение среднего уровня Мирового океана (Oppenheimer, Alley 2005; Jevrejeva et al. 2011), повышение региональных уровней моря до 3 м (Meyssignac, Cazenave 2012) и, наконец, заметное ослабление океанической циркуляции в Северной Атлантике.
Выводы
1. Сохраняется неопределенность в оценках экономической и экологической целесообразности добычи сланцевого газа, снижающая привлекательность этого вида топлива.
2. Если верны имеющиеся ресурсные оценки, то использование нетрадиционного природного газа, в первую очередь сланцевого, способно решить ряд региональных энергетических (замещение импорта) и экологических (замещение более «грязного» угольного топлива) проблем.
3. Нетрадиционный газ нельзя считать «дополнительным» источником энергии, способным обеспечить прирост энергопотребления. Для сохранения устойчивости глобальной климатической системы освоение колоссальных мировых ресурсов нетрадиционного газа должно сопровождаться эквивалентным сокращением использования угля.
добыча сланец газ климатический
Литература
1. Аржанов, М. М., Елисеев, А. В., Клименко, В. В., Мохов, И. И., Те-решин, А. Г. 2012. Оценки климатических изменений в Северном полушарии в XXI веке при альтернативных сценариях антропогенного воздействия. Известия РАН. Физика атмосферы и океана 48(6): 643-654.
2. Газпром. Годовой отчет 2011. М.: ОАО «Газпром», 2012.
3. Дмитриевский, А. Н., Высоцкий, В. И. 2010. Сланцевый газ - новый вектор развития мирового рынка углеводородного сырья. Газовая промышленность 8: 44-47.
4. Клименко, В. В., Клименко, А. В., Андрейченко, Т. Н., Довгалюк, В. В., Микушина, О. В., Терешин, А. Г., Федоров, М. В. 1997. Энергия, природа и климат. M.: Изд-во МЭИ.
5. Клименко, В. В., Терешин, А. Г. 2010. Мировая энергетика и глобальный климат после 2100 г. Теплоэнергетика 12: 38-44.
6. Перлова, Е. В. 2010. Коммерчески значимые нетрадиционные источники газа - мировой опыт освоения и перспективы для России. Территория «Нефтегаз» 11: 46-51.
7. Соловьев, В. А. 2003. Природные газовые гидраты как потенциальное полезное ископаемое. Российский химический журнал 48(3): 59-69.
8. Хрусталев, Л. Н., Клименко, В. В., Емельянова, Л. В., Ершов, Э. Д., Пармузин, С. Ю., Микушина, О. В., Терешин, А. Г. 2008. Динамика состояния многолетнемерзлых пород в зоне островной мерзлоты в условиях глобального изменения климата. Криосфера Земли XII(1): 3-11.
9. BP Statistical Review of World Energy. June 2012.
10. Climatic Research Unit, University of East Anglia 2013.
11. Hoegh-Guldberg, O., Mumby, P. J., Hooten, A. J. et al. 2007. Coral reefs under rapid climate change and ocean acidification. Science 318(5857): 1737-1742.
12. Howarth, R. W., Santoro, R., Ingraffea, A. 2011. Methane and greenhouse gas footprint of natural gas from shale formations. Climatic Change Letters.
13. International Energy Outlook 2011. U.S. Energy Information Administration Washington, DC, USA: EIA.
14. Jevrejeva, S., Moore, J. C., Grinsted, A. 2011. Sea level projections to AD 2500 with a new generation of climate change scenarios. Global and Planetary Change 80-81(1): 14-20.
15. Klimenko, V. V., Tereshin, A. G. 2010. World energy and climate in the twenty-first century in the context of historical trends: clear constraints to the future growth. Journal of Globalization Studies 1(2): 27-40.
16. Knowlton, N. 2001. The future of coral reefs. Proceedings of the National Academy Sciences 98(10): 5419-5425.
17. Meyssignac, B., Cazenave, A. 2012. Sea level: A review of present-day and recent-past changes and variability. Journal of Geodynamics 58: 96-109.
18. Mohr, S. H., Evans, G. M. 2011. Long term forecasting of natural gas production. Energy Policy 39: 5550-5560.
19. Oppenheimer, M., Alley, R. B. 2005. Ice sheets, global warming, and article 2 of the UNFCC. Climatic Change 68(3): 257-267.
20. U.S. Energy Information Administration 2013.