Нефть - основа современной энергетики

Нефть продолжает оставаться краеугольным камнем современной человеческой цивилизации. Этому не способны помешать никакие возобновляемые источники энергии и так называемые «зеленые» переходы. Нефть и, что правильнее, нефтепродукты используются практически повсеместно: начиная с обеспечения энергией и заканчивая производством самых разных материалов.

Отдельно стоит выделить еще одну сферу их применения – топливо для всех видов транспорта. Два главных углерода – нефть и газ – фактически являются основой современной энергетики. Данная статья написана для того, чтобы подтвердить это очень серьезный и актуальный для сегодняшней повестки тезис.

Генезис нефти, две теории

Несмотря на достаточно давнее и весьма активное практическое применение, у ученых до сих пор нет единого мнения о происхождении нефти. Существует две теории происхождения нефтяных месторождений, причем принципиально отличающиеся друг от друга.

Первая – органическая, которая часто называется биогенной. Она утверждает, что нефть образовалась из остатков древних растений и организмов. Этот процесс длился миллионы лет (по оценкам ученых – от 10 до 60) и предусматривал два основных этапа. Сначала органика перерабатывалась различными микроорганизмами, затем – подвергалась воздействию высоких температур и давления.

Оптимальными условиями для формирования месторождений нефти, по этой версии, становится расположение внутри земной толщи на глубине примерно 1,5-6 км и пребывание в диапазоне температур 70-160 градусов (так называемое нефтяное окно). В зависимости от конкретных условий меняются характеристики образуемого углеводорода: от природного газа через легкую к тяжелой и вязкой нефти.

Вторая версия происхождения нефти – неорганическая или минеральная. Она предусматривает образование углеводородов, включая нефть, из веществ, находящихся в земной мантии.

Обычно речь идет о воде, углекислом газе и различных соединений металлов. Обязательным дополнительными условиями становится нахождение на глубине 100-200 км, что гарантирует как наличие высокого давления, так и не менее серьезных температур.

Основные аргументы более популярной биогенной теории заключаются в успешном моделировании процесса, ускоренного с помощью создания специальных условий.

Среди ключевых доводов второго (неорганического) варианта – присутствие углеводородов на других планетах, в метеоритах, а также в вулканической лаве. Сделать окончательный вывод в пользу одной из теории пока невозможно, поэтому имеет смысл знать оба.

Что значит нефть для промышленности и экономики?

При ответе на вопрос, вынесенный в подзаголовок, первым делом необходимо отметить следующее. Нефть и нефтепродукты выступают самым распространенным вариантов энергоносителей. Речь идет о всех видах горючего, которое приводит в движение транспортные средства (бензин, мазут, керосин, дизельное топливо или солярка и т.д.)

Кроме того, нефть и нефтепродукты нередко используются в качестве топлива для выработки электрической энергии. И на крупных объектах – ТЭЦ или ТЭС, где сжигается не только природный газ, но и уже упомянутый ранее мазут. И на мелких или даже мобильных – в виде передвижных дизельных станций и генераторов.

Во второй половине прошлого века нефть стала одним из главных финансовых активов мирового рынка. Этот тренд выразился в резком увеличении объемов добычи, в результате чего обычный сырьевой ресурс стал самым торгуемым биржевым товаром. Поэтому он приобрел дополнительный вес и активно используется при расчете самых разнообразных экономических показателей.

Дальнейшее развитие финансового рынка привело к появлению так называемых деривативов в виде фьючерсов, опционов и других подобных производных реальных финансовых активов.

Важной их особенностью выступает привязка к фактическим биржевым товарам. В качестве последнего наиболее часто использует нефть, что приводит к еще большему ее значению для мировой экономики в целом.

Важно

На сегодняшний день доля нефти в энергопотреблении человеческой цивилизации остается самой высокой и составляет примерно треть (в районе 33%). Близкие, но меньшие показатели имеют еще два вида ископаемого топлива – уголь (менее 30%) и природный газ (около 25%). Так называемые возобновляемые источники энергии (к числу которых часто относят еще и гидроэнергетику) даже вместе с атомной энергетикой составляют всего примерно 12-14% от общего объема расходуемых энергоресурсов.

Приведенные цифры и факты наглядно демонстрируют важность нефти для мировой энергетики. Причем прогнозы ведущих специалистов показывают, что ситуация останется примерно такой же, по крайней мере, в течение ближайших 15-25 лет. Нефть почти сохранит долю, которая составит около 30%. Заметно потеряет уголь (до 24%). Сохранит или даже укрепит позиции природный газ (25-30%). Существенно вырастут ВИЭ (вместе с ГЭС) – до 17%, что все равно заметно меньше, чем аналогичный показатель для нефти.

Отдельно стоит выделить ее роль для промышленности. Сегодня нефть активно используется не только производства нефтепродуктов в виде топлива для всех типов транспорта. Но и в качестве исходного сырья для изготовления широкого спектра материалов и изделий, включая:

1. Смазочные и технические масла.
2. Пластмассы (один из самых востребованных материалов на сегодня).
3. Бытовую химию.
4. Косметику и парфюмерию.
5. Синтетические ткани.
6. Лекарственные препараты.
7. Растворители и лакокрасочные материалы.
8. Синтетический каучук.
9. Битум и гудроны (используются в дорожном строительстве).
10. Продовольственные товары (например, жевательную резинку, пищевые красители и ароматизаторы, синтетический ванилин).
11. Корма для животных (включая широко распространенный белок искусственного происхождения паприн).

Приведенный перечень далеко не полон. Дело в том, что совершенствование существующих и появление новых технологий производства приводят к постоянному включению в него новых позиций или, по крайней мере, расширение уже присутствующих.

Основные виды возобновляемых источников энергии (ВИЭ)

ВИЭ или возобновляемые источники энергии постепенно начинают играть все более заметную роль в мировом энергобалансе. Хотя составить реальную конкуренцию ископаемым ресурсам (нефти, углю и природному газу) пока не в состоянии.

 Основные ВИЭ:

1. Гидроэнергетика. Классический вариант генерации электричества с помощью ГЭС. Обладает самой высокой долей среди ВИЭ.
2. Солнечная энергия. Генерируется с помощью специальных панелей, которые выгоднее всего размещать в регионах с минимальным количеством осадков.
3. Ветряная энергия. Для выработки электричества используются ветрогенераторы, которые располагаются на открытых пространствах (равнины, холмы и поля). Доля ветряной энергии немногим ниже, чем солнечной, причем обе имеют устойчивый тренд к росту.
4. Геотермальная энергетика. Один из самых доступных источников энергии, единственным недостатком которого становится серьезный уровень стартовых расходов и сложность масштабирования. Поэтому активно используется или в некоторых регионах с уникальным климатом (например, Исландии), или преимущественно для электроснабжения и обогрева небольших жилых объектов.
5. Энергия из биомассы. Предполагает сжигание или иные способы переработки различной органики (древесины, сельскохозяйственной продукции, отходов и т.д.)
6. Энергия приливов и отливов. Очень перспективное направление энергетики, способное обеспечить электричеством целые регионы. Требует очень серьезных капитальных вложений и совершенствование сопутствующих технологий.

Существует еще несколько видов ВИЭ, освоенных на теоретическом уровне, то есть или не имеющих, или почти не имеющих заметного практического применения.

Например, энергия волн или температурного градиента морской воды. Общая доля возобновляемых источников энергии составляет на сегодня, по разным данным, от 12 до 14%. В перспективе 15-25 лет она возрастет до 17-20%.

Что получают из нефти, энергетические показатели нефтепродуктов

С точки зрения энергетики наибольшее значение имеют некоторые нефтепродукты, которые производятся из нефти и используются преимущественно в качестве топлива. Поэтому целесообразно уделить их описанию несколько больше времени.

Сырая нефть используется для первичной переработки с целью получения пяти основных фракций: бензиновой, газовой, керосиновой, дизельной и мазута. Их названия наглядно показывают, какой именно вид горючего будет произведен в дальнейшем.

Ключевой характеристикой любого топлива выступает тепловые или энергетические характеристики. Теплотворная способность нефтепродуктов варьируется в диапазоне от 8 тыс. до 12 тыс. ккал/кг (33 тыс. – 52 тыс. кДж/кг). Другой важной характеристикой выступает охлаждающая способность топлива, которые показывают насколько эффективным оно оказывается в качестве хладагента.

Для ее оценки требуется учесть два дополнительных параметра: теплопроводность и удельную теплоемкость. Еще две часто используемые характеристики – высота некоптящего пламени и люминометрическое число.

Перечислять значения каждого из нефтепродуктов не имеет смысла сразу по двум причинам.

Первая заключается в их разнообразии и, как следствие, широком диапазоне изменения указанных параметров. Вторая состоит в возможности изучение сопроводительной технической или иной документации на конкретный продукт, в которой в обязательном порядке приводятся все необходимые данные.

Крекинг-процесс

Под крекингом понимается технология высокотемпературной переработки нефти и ее отдельных фракций в более ценные нефтепродукты с заданными характеристиками. Результатом становится получение эффективных видов топлива, имеющих меньшую молекулярную массу (по сравнению с исходным сырьем).

Оптимальными условиями для крекинг-процесса считается температура в районе 450-550 градусов, которую обычно дополняет нагнетание высокого давления. Технология широко используется для производства бензинов, керосинов, дизельного топлива, моторных масел и других нефтепродуктов разной плотности.

Мировые тенденции потребления нефти

Как было отмечено выше, нефть остается лидером по доле на мировом рынке энергоресурсов. Причем каких-либо серьезных трендов на снижении объемов потребления углеводородов (вместе с природным газом) не наблюдается.

За исключением легко объяснимых спадов в экономике, связанных или с мировыми кризисами (например, в 2008 году), или с ограничениями из-за пандемии COVID-19. Прогнозы показывают, что нефть не потеряет лидирующих позиций на рынке энергоносителей в течение, как минимум, ближайших 15-25 лет. Причем ее значение для промышленности и в качестве финансового актива только возрастет.