• Қоғам
• 23 Маусым, 2022

МҰНАЙ ТАУСЫЛҒАНДА...

Қазба отын мен балама энергия көздері туралы аңыз бен ақиқат

Мазмұндаманы дайындаған Ерлан Ысқақов

Leonardo Maugeri. Beyond the age of oil: the myths, realities, and future of fossil fuels and their alternatives / translated from the Italian by Jonathan T. Hine Jr. PRAEGER, 2010.

 

Автор туралы

Леонардо Маугери (Leonardo Maugeri, 1964-2017) – Италияның Eni SpA (әлемдегі жетекші мұнай және газ өндіруші) компаниясының стратегия мен даму бойынша атқарушы вице-президенті қызметін атқарған. Энергетика саласының танымал сарапшысы, ғалым, АҚШ-тағы Массачусетс технология институтында (МІТ) арнайы шақырылған зерттеуші, Гарвард университетінің Бельфер халықаралық зерттеулер орталығында (Belfer Center) аға ғылыми қызметкер болған. Әлемдік энергетиканың қазіргі ахуалы мен даму болашағы тақырыбына арналған төрт кітаптың авторы. Мұнай өндіру саласының белді өкілі бола тұра, Маугери өзін қызмет тәжірибесі мен өмірлік ұстанымы тұрғысынан алып қарағанда, шын мәнінде, рационалды эколог деп атаған.

 

АҢДАТПА

 

Энергетика саласында түбегейлі өзгерістің қажет екенін, қазба отын (мұнай, көмір, газ) түрлерін алмастыратын жаңғырмалы энергия көздерін көптеп игеруге ден қою керек дегенді кейінгі кезде жиі естіп жүрміз. Жаңғырмалы (жаңартылатын) энергетика – қазба отынға негізделген дәстүрлі энергетикаға сөзсіз балама болса, оған түпкілікті бет бұру соншалық оңай болса, онда осы уақытқа дейін жаңғырмалы энергия дәуірі неге орнамаған?!

Адамзат ертең-ақ қазба отынға тәуелділігінен арылады дегеніміз бекер. Алайда мұндай тәуелділіктен арылуға әбден болады: ол үшін ғылымның әртүрлі саласында жүрген мамандардың басын қосып, зерттеулер мен технологиялық инновацияларға ден қою, шыдамдылық пен табандылық таныту қажет.

Қазір болса, мұнай үстемдік құрып тұр. Мұнай – баламалы энергия көздерінің болашағы қандай болатынын айқындайтын төреші. Энергетиканың қазіргі заманғы тарихынан анық байқалған үрдіс – мұнай бағасы өзге энергия көздерінің дамуына ықпал еткен. Атап айтқанда, мұнай бағасы арзандағанда жаңартылатын энергия көздерінің таралу ауқымы да тарылып, энергияны үнемдеу, баламалы отын түрлерін зерттеу бастамалары да тұралап қалатын.

Жалпы, осы тақырыпта жазылған ғылыми еңбектер жетіп артылады. Дегенмен олардың дені мамандарға, осы мәселеден, сондай-ақ физика, химия, инженерия мен экономикадан хабары бар адамдарға арнап жазылған. Қарапайым халық түсінетін тілмен жазылған жұмыстар да жоқ емес. Бірақ олардың көбінен технологиялардың ерекшелігін ескермеу, есеп-қисапта қате жіберу, негізгі ұғымдарды дұрыс түсінбеу, шатастыру, жаңсақ пікірдің әсерінде қалу байқалады. Осы орайда әңгімеге арқау болатын әрбір энергия көзін дұрыс сипаттап алған жөн. Маугери әрбір энергия көзінің табиғатын, оның тарихы мен қазіргі кезде қалай пайдаланып жүргенімізді, артықшылықтары мен кемшіліктерін қысқаша баяндап береді.

Біраз адам қазба отын дәуірі өтті, міне, ертең жарқын болашақ басталады, ол жаңартылатын энергия көздерімен байланысты деген батыл болжам да жасап үлгерді. Энергетика саласындағы өзекті мәселелерді шешудің түрлі жолдарын бір-бірінен оқшау алып қарастырмай, біртұтас жүйелі әрі жан-жақты қарап талдаған абзал. Автордың бұл кітабы осы бір олқылықтың орнын толтыруды көздейді.

 

* * *

 

Кіріспе

БІЗ БІЛЕТІН ҚУАТ КӨЗДЕРІ

Қазба отынсыз (мұнай, көмір, табиғи газ) әлемнің бүгінгі келбеті мүлде өзгеше болатын еді. ХХІ ғасырда өмір сүріп жүрген адамды осы үш энергия көзінсіз елестету мүмкін емес. Адамзат тұтынатын бастапқы энергияның (ағыл. primary energy – адам әлі түрлендірмеген, өзгертпеген табиғи ресурстар энергиясы) 80 пайызын мұнай, көмір және табиғи газдан алады. Дегенмен қазба отынды көптеп пайдаланудың қоршаған ортаға тигізетін нұқсаны да көп: жанған көмірсутекті отын ауаны ластап, жаһандық жылынудың басты себепкері болып тұр. Бұған дәлел – атмосферадағы көмірқышқыл газының (СО2) аса көп мөлшерде жиналғаны.

XVIII ғасырдың орта шеніне дейінгі кезеңде, яғни шамамен он мың жыл ішінде, атмосферадағы көмірқышқыл газының мөлшері қатты өзгермей, миллионға шаққандағы 280 бөлшек болса, кейінгі 250 жылда СО2 мөлшері күрт артып, миллионға шаққанда 390 бөлшекті құраған және бұл көрсеткіш қарқынды түрде өсіп келеді. Өнеркәсіптік революциядан бертінгі кезеңде адамның шаруашылық әрекеті салдарынан планетамызға үлкен нұқсан келгенін ешкім дауламас.

Адамзат қазба отынға қазіргідей тәуелділіктен арылмаса болмайды. Алайда дәстүрлі энергия көздерінен басым түсіп, алға шыққан баламалы отын түрлері әлі жоқ. Автор осы еңбегін жазған кездегі бар деректер – 2008 жылғы статистика, сол кезеңде әлем бойынша бастапқы энергия көздеріне сұраныстың (global energy demand) 33% – мұнай, 27% – көмір, 21% – табиғи газ, 10% – биомасса, 5,8% – атом энергиясы есебінен өтелген.

Мұндағы биомасса дегеніміз – жүгеріден өндірілетін этанол отыны (көлік отыны) емес, негізінен, ағаш, тезек т.б. сияқты ауыл шаруашылығы мен мал шаруашылығы қалдықтары, қоқыс. Бұлар қазба отынды алмастыратын «таза» балама бола алмайды.

Атом энергиясы. Мұның қазба отынмен салыстырғанда бастапқы құны қымбат. Дейтұрғанмен атмосфераға зиянды заттар шығармайтындықтан, энергияның бұл түрін «таза» деуге болады, тек оның радиоактивті қалдықтарын кәдеге жарата білу керек.

Әлемнің энергетикалық балансында айрықша рөлге ие тағы бір ресурс – гидроэнергетика (су энергиясы). Бұл қуат көзі таза, жаңғырмалы әрі, кейбір жағдайларда, экономикалық тұрғыда тиімді. Дегенмен дүниежүзінде бар су ресурстарының көбі біз ойлағандай қолжетімді емес: оларды игеруге кедергі келтіретін экологиялық, географиялық, әлеуметтік шектеулер баршылық.

Қалың бұқара мен саясаткерлер көп үміт артып жүрген энергия көздері – Күн мен жел. Бірақ олардың энергетика балансындағы үлесі мардымсыз. Бұларға қарағанда геотермальдық энергияның (жер қойнауынан шығатын бу мен ыстық су күйіндегі жаңартылатын энергия көзі) үлесі көптеу.

Әлемдегі электр энергиясының 41% – көмірден, 21% – табиғи газдан, 16% – су ресурстарынан, 13,6% – атом энергиясынан, 5,4% – мұнайдан, 1,3% – биомасса мен қалдықтардан, ал 1,1% – желден өндіріледі (Ескерту: бұл да 2008 жылғы деректер, оқырман бұларды жаңа деректермен өз бетінше салыстырып көре алады).

Жаңартылатын энергия көздерінен алынатын электр энергиясына қатысты мынадай бір маңызды ескерту жасағанымыз орынды. Жаңартылатын энергия көздерінің нағыз әлеуеті туралы сөз қозғағанда, бұқаралық ақпарат құралдары, саясаткерлер мен өзін сарапшымын деп жүргендердің көбі белгіленген электр қуаты (ағыл. installed electrical capacity) мен өндірілген электр қуатын (electricity generated) шатастырып, халықты жаңылыстыратын дерек таратады. Белгіленген электр қуаты мен өндірілген электр энергиясы бірдей ұғымдар емес:

Мысалы, қатар орналасқан екі электр станциясы бар, екеуінің де белгіленген қуаты 50 мегаватт (МВт) делік. Біріншісі қуатты табиғи газдан, ал екіншісі – күн батареяларынан (фотоэлектрлік күн панельдері) немесе жел турбиналарынан алады. Екеуінің белгіленген қуаты бірдей болғанымен, табиғи газ (не мұнай, көмір) жағатын станция (не атом электр станциясы) күннен немесе желден қуат алатын станцияға қарағанда электр энергиясын үш есе көп өндіреді, өйткені екінші станция электр энергиясын күн шыққанда, жел тұрғанда ғана өндіре алады.

Маугери салаға талдау жасаған кезеңде жаңартылатын энергия көздерінің бәрінің (жел, күн, геотермальдық т.б.) әлем бойынша энергия тұтынудағы жиынтық үлесі бір пайызға да жетпеген. Неге деген сұраққа, әдетте, оларды игеру қымбатқа түседі деген жауап қайтарады. Осы ретте «олар қымбат» деген түсініктеме ғана беріп қойғанымыз жарамайды. Мұнда энергия тығыздығы (energy density) мен қуат тығыздығы (power density) деген ұғымдарға да жеке тоқталып өткен жөн.

Энергия тығыздығы – қандай да бір отын бірлігіндегі энергия мөлшері (өлшем бірлігі – килограммға шаққандағы мегаджоуль).

Қуат тығыздығы – қандай да бір жер аумағына шаққандағы энергия өндіру деңгейі (өлшем бірлігі – шаршы метрге шаққандағы ватт).

Техникалық дамуымыздың қазіргі жағдайында, энергия тығыздығы мен қуат тығыздығы көрсеткіштері бойынша, қазба отын түрлерінен атом энергиясы ғана басым түсе алады. Яғни қазба отын түрлері аз шикізаттан өте көп энергия бере алады. Ал енді өзге энергия көздерінен біздің қажеттілігімізді қанағаттандыра алатындай дәрежеде энергия өндіру үшін аса көп мөлшерде бастапқы энергия мен аса үлкен жер аумағы керек. Қазба отын түрлері  болса, бізге қажет кезде қолжетімді, оларды сатып алып, кейін пайдалану үшін сақтауға, бір елден басқа елге тасымалдауға болады. Оларды өңдеп, отынның басқа да түрлерін, электр энергиясын өндіруге болады. Осы тұрғыдан алып қарағанда, мұнайға тең келетін энергия көзі әлі жоқ. Мұнайдың «энергия патшасы» деген атқа ие болғаны да сондықтан.

Жаңартылатын энергия көздерінің дамуына мұнай компаниялары («қазба отын лоббиі») кедергі жасап отыр деген пікір кең тараған, алайда ол негізсіз. Осы орайда күн электр энергиясына бәрінен көп инвестиция салып жүрген және энергияның осы түрін көп өндіретін тараптар – мұнай компаниялары екенін атап өткен абзал.

Осы ғасырда мұнай және басқа да қазба отын түрлері қорының таусылу қаупі жоқ. Энергияға сұраныстың елеулі дәрежеде артатынын ескерсек, адамзат болашақта қазба отын түрлерін аз пайдаланып, оларды алмастыратын экологиялық таза балама отын түрлерін игеру жолдарын іздестіру керек. Негізгі проблема осы. Бұл проблеманы тек жаңартылатын энергия көзеріне ғана сүйеніп шешуге болатынына күмән келтіретіндер аз емес.

Энергияны бұрынғыдан да көп тұтыну үдерісінде кедей және дамушы елдердің үлес салмағы артады. Энергия болмаса, кедейлік құрсауынан құтылу, экономиканы дамыту мүмкін емес. Аталған елдерде арзан энергия көздерін игеруге басымдық берілетіні жасырын емес, олай болса, климат пен экология мәселелеріне тиісті дәрежеде көңіл бөлінбей қалады деген қауіп бар. Қытай мен Үндістан сияқты қарыштап дамып келе жатқан елдердің көмірден бас тартпағаны да кездейсоқ жайт емес.

Қазба отын үстемдік құрған қазіргі энергетика жүйесінен жаңа жүйеге өту үшін кешенді әрі қолайлы инфрақұрылым қажет. Жаңа энергия көздерінің нарықта тиісті орын алуы үшін жаңа желілер, құбырлар мен тарату жүйелері қажет. Оларды құруға қыруар қаражат керек. Жаңа инфрақұрылым мұнай, газ бен көмірді пайдалануға арнап жасалған инфрақұрылыммен бәсекеге қабілетті болуы керек.

Энергетика саласындағы революцияны цифрлық технологиялар саласындағы революциямен салыстыруға болмайды. Дербес компьютер мен ұялы телефонның бұрынғы заманнан келе жатқан бәсекелестері болған жоқ. Ал болашақ энергия көздері үстемдік құру үшін қазба отын түрлерін ығыстырып, ескі инфрақұрылымның орнын басуға тиіс.

 

Біз мына бір ащы шындықты  мойындауымыз қажет: арзан энергия қоршаған ортаға, жалпы планетамыздың саулығына нұқсан келтіріп, климаттың өзгеруін тежеуге бағытталған іс-әрекеттерімізді аяқасты етіп отыр. Энергетика саласындағы нағыз революция біз үнемі арзан энергия алуға деген ұмтылыстан арылған кезде ғана басталады.

 

I Бөлім

Қазба отын

 

МҰНАЙ – «ҚАРА АЛТЫН»

ХХ ғасырда мұнайдың қызығын көрмеген қызмет саласы кемде-кем. Көлік, жылу, электр энергиясын өндіру секторлары тұтастай мұнайға иек артқан еді. Адамның қашықтық факторын елемей, әлемнің түкпір-түкпіріне сапар шегуге мүмкіндік алғаны, алыс-жақын тараптармен байланыс орнатқаны, жалпы, тұрмыстық жағдайының бұрынғыға қарағанда әлдеқайда жайлы, ыңғайлы бола түскені – мұнайдың арқасы. Осыған қарамастан мұнайды – прогресс атаулының қас жауы, бар бәленің басы деп білетіндер көп.

Уақыт өте келе, көмір, табиғи газ бен атом энергетикасы есебінен адамзаттың энергия тұтынуындағы мұнайдың үлесі біршама азайған. Қазір өнеркәсібі дамыған елдерді айтатын болсақ, мұнайды көбінесе көлік саласында пайдаланып жүр. Қызметтің осы бір саласында мұнайды алмастыратын отын түрі әлі табылмады.

Осы ретте мынадай өзекті сұрақтарға жауап беру қажет: Әлемде мұнайдың бар қоры қанша, қоры жеткілікті ме? Мұнайды қазіргідей көптеп пайдаланудың экологиялық салдары қандай? Мұнай бағасы болашақта қалай өзгереді?

Жер қойнауында қанша мұнай бар? Анығын ешкім білмейді. Кезінде дүниежүзінде мұнай өндіру көлемі 1980 жылдардың ортасына таман шегіне жетеді (ағыл. Peak Oil – «мұнай өндіру шыңы») деген бір емес, бірнеше рет жасалған болжам ақыры расталмады.

Сенімді деген зерттеу нәтижелеріне сай, әлемдегі қазіргі (2008 жылдағы жағдай) дәлелденген мұнай қоры 1,2 триллион баррель. Қазіргідей тұтыну деңгейі сақталса, бұл қор шамамен 39 жылға жетеді. Ал бұған жер қойнауынан өндіріп алуға болатын (recoverable reserves) 1,4 триллион баррельді қоссақ, онда мұнай 86 жылға жетеді. Бұдан бөлек, планетамыздың біраз аймақтарында әлі барлау жұмыстарының жүргізілмегенін де ескеру керек.

Мұнай қоры жеткілікті болса, оған балама іздеу қажет пе? Ресурстардың шексіз емес екені рас, әрине, дегенмен олардың нақты қоры қанша екенін және ұзаққа баратын-бармайтынын анықтау үшін жаңа ізденіс, жаңа технологиялар қажет. Жаңа технологиялардың дамуына мұнай бағасының ықпалы бар ма?

Мұнай өндіру тарихы осы бір энергия көзі бағасының арзандап, бір кезде күрт қымбаттауы циклдерінен тұрады. Мұнай бағасының өзгеру циклдерін түсінуге мүмкіндік беретін бірден-бір маңызды фактор – резервтік қуат (spare capacity). Резервтік қуат – мұнай жеткізудің қалыпты тізбегі бұзылғанда, мұнай жеткізуде іркіліс пайда болғанда жұмсауға болатын дайын мұнай қоры.

Ірі өндірушілердің (Seven Sisters – «Апалы-сіңлілі жетеу», кезінде нарықта үстемдік құрған жеті алпауыт компания: BP, Exxon, Mobil, Gulf Oil, Royal Dutch Shell, Chevron, Texaco), тіпті ОПЕК-тің нарықтағы бағаның құбылуын болдырмау, оны бақылауға алуға деген талпыныстары ойдағыдай нәтиже бермеді.

Мұнайды әлем нарығында саудаланатын өзге тауар түрлерін (мысалы, бидай, киім т.б.) өндірумен салыстыруға болмайды. Үлкен мұнай кен орнын игеріп, толыққанды өндірісті іске қосуға 8-12 жылдай уақыт қажет. Бір кезде мұнай тапшы, ал резервтік қуат жеткіліксіз болған жағдайда дефицит ұзаққа созылып кетуі ықтимал, бұл жайт мұнай бағасының күрт қымбаттауына себепші. Осындай қымбатшылық жаңа технологияларды, баламалы энергия көздерін дамытуға көптеп инвестиция салуға түрткі болады. Мұнай өндіру жанданған, жаңа өндіріс нысандары іске қосылған кезде нарықта мұнайға сұраныс азаяды. Тарихта мұнай дағдарыстарының бәрі осындай тәртіппен өрбіген. Дағдарыс әуелде резервтік қуаттың азаюынан басталып, мұнайды артық өндіру дағдарысына ұласады.

Жаңартылатын энергия көздеріне бұрын-соңды болмаған көлемде инвестиция салынған кезең – 1970 жылдардағы мұнай дағдарысы кезінде еді (араб елдерінің мұнай эмбаргосын жариялауы салдарынан мұнай бағасының күрт қымбаттауы). Ал баға арзандаған бойда мұнай, газ бен көмірді алмастыра алатын энергия көздеріне қаржы бөлу тоқтаған. Жалпы алғанда, мұнай бағасы (мұнайдың бір баррелі) 50-70 доллардан арзан болғанда, жаңғырмалы энергия көздеріне инвестиция салуға, энергияны үнемдеу және тиімді пайдалануға бағытталған бастамаларды ілгерілетуге деген қызығушылық күрт азаяды.

Мұнай бағасының өзгеру цикліне әдетте мынадай төрт фактор әсер етіп, дағдарыстың басталуына себепші болады: 1) әлемдегі мұнай қоры көп ұзамай сарқылады деген ойдың кең таралуы салдарынан өндіріс көлемінің азаюы; 2) нарықтағы үрдістерді дұрыс түсінбеу – ұсыныс, сұраныс және қорлар туралы сенімді деректер тапшылығы; 3) болашақта мұнайға сұраныс айтарлықтай артады деген тым батыл болжамдар жасау; 4) геосаясат, әсіресе ірі мұнай өндіруші елдердегі жағдай.

Нарықта «жаһандық мұнай өндіру көлемі күрт азаяды» дегенге сенетіндер көбейген сайын резервтік қуаттың орнын толтыруға шама келмейді деген тұжырым нығая түседі. Осы ретте сұраныс өсіп жатса, мұнай бағасы тоқтаусыз қымбаттай бастайды. Мұнай тұтыну деңгейі, оның қорлары және т.б. жөніндегі нанымды деректер аз, бар деректер сапасы көңіл көншітпейді.

Мысалы, 2005 жылдан бері Халықаралық энергетика агенттігі (International Energy Agency) әлемде мұнайға сұраныс өседі, қазіргі өндіріс деңгейі төмен, мұнай жетпей қалуы мүмкін деген болжам жасап келді. Салдарынан сұраныстың дүмпуі (demand shock) туындаған: 2004 жылы шикі мұнай баррелі $38 еді, 2005 ж. – $54, 2006 ж. – $65, 2007 ж. – $72,5,  2008 ж. – $93, кейін $140-ға жетті. Шын мәнінде, 2001-2007 жж. әлемде мұнайға сұраныс небары 1,7 пайызға ғана өскен болатын.

Осындай қате болжамдар жасайтын сарапшылар талдау жасағанда: болашақ экономикалық өсім мұнайға сұраныстың артуына түрткі болады;  халық саны өссе, мұнайды да (энергияны) көп тұтынатын боламыз; қазіргі және өткендегі статистикалық деректерге иек артып, болашақ үрдістерді дұрыс болжауға болады деген күмәнді тұжырымдарға сүйенеді. Өткен кезеңге қатысты статистикалық деректер технологиялардың қалай дамитынын, энергияны тиімді пайдалану саласында не жаңалық болатынын айтып бере алмайды. Сол себепті болашақты болжау үшін бұрынғы деректерге жүгінген адам – жаңылысады.

Экономикалық, демографиялық өсім үнемі мұнайға сұраныстың артуына себепші емес: технологиялардың дамуы мен энергияны үнемдеуге көмектесетін жүйелердің арқасында мұнайды бұрынғыдан аз пайдалануға болады. Бұл дамыған елдерге қатысты ескертпе.

Мұнай бағасы және геосаясат. Әлемдегі шикі мұнай қорының 65 % Парсы шығанағы елдерінде шоғырланған (Сауд Арабиясы, Иран, Ирак, Кувейт, БАӘ). Бұл өңірден тыс ірі мұнай қорлары Венесуэла мен Ресей аумағында. Көп елде мұнай қорларын мемлекет иелігіндегі компаниялар бақылайды. Жекеменшік компанияларға тиесілі мұнай қорларының үлесі небары 8%. Бұрынғы жеті алпауыт компания қазір жоқ. Олардың қазіргі мұрагерлерін Supermajors, яғни мега-компаниялар деп атайды (ExxonMobil, BP, Shell, Chevron Texaco, Totalfina, Conoco-Phillips және Eni). Бұлардың үлесіне әлемдегі мұнай қорының 4% ғана тиесілі. Қазір әлемдегі шикі мұнайдың 50% жалпы тұрақсыз саналатын елдердің аумағында өндіріледі.

Резервтік қуат азайған шақта мұнай өндіруші елдерде соғыс оты тұтанса, нарықты «мұнай өндірісі іркіліп қалады» деген үрей билеп, мұнай бағасы күрт қымбаттай бастайды. Ал резервтік қуат жеткілікті болған шақта басталған соғыс не басқа да геосаяси дағдарыс мұнай нарығына айтарлықтай әсер етпейді.

Мәселен, 1980-ші жылдарда Иран мен Ирак арасындағы соғыстың сегіз жылға созылғанына қарамастан, шикі мұнай бағасы қымбаттаған емес. Сол кезеңде резервтік қуат жеткілікті еді.

Ендігі кезеңде бұрынғыдай арзан, өндіруге оңай мұнай болмайды. Жаңа кен орындарын барлау, игеру, мұнайды тасымалдау құны қымбаттамаса, арзандамайды.  Дамушы елдерде, әсіресе Қытай мен Үндістанда мұнайға сұраныс тоқтаусыз өседі. Сонда көптеп өндірілетін мұнайды тиімді пайдалану, үнемдеп тұтыну қажет. Тұрақты дамуға жағдай жасайтындай мұнай бағасын айқындауға ұмтылған тараптар мына факторларды ескеруі керек:

– Баламалы энергия, әсіресе жаңартылатын энергия көздерін дамытуға инвестиция салуды ынталандыру үшін мұнай бағасы тым арзан болмауға тиіс. Баррель бағасы 50 доллардан арзан болып тұрғанда баламалы қуат көздері мұнаймен бәсекелесе алмайды.

– Мұнай бағасы экономика тұралап қалатындай тым қымбат та болмауы қажет ($50-80 деңгейінде қалғаны ұтымды).

– Мұнайды үнемдеуге, тиімді пайдалануға түрткі болатын да мұнай бағасы, яғни осы ретте ол тым арзан болмауы керек (баррель бағасы $70-80 аралығында болғанда, қоғам энергияны үнемдеуге ден қоя бастайды).

Мұнай бағасының көп құбылмай, қажетті шектен аспауын қалай қадағалаймыз?

Ең алдымен, мұнай нарығына қатысты деректердің ашық, сенімді болуына көңіл бөлген жөн. Бұл ретте Ғаламдық энергетика агенттігі (ҒЭА) деген жаңа арнаулы халықаралық ұйым құрса жақсы. Ұйым мақсаты – мұнайға сұраныс, ұсыныс, мұнай қорлары, резервтік қуат т.б. туралы жүйелі түрде деректер жинақтау, олардың жарамды, ашық, қолжетімді болуын қамтамасыз ету. Бұл рөлге 1973 жылы құрылған Халықаралық энергетика агенттігі жарамайды, өйткені ол тек өнеркәсібі дамыған елдердің ғана басын қосқан.

Екіншіден, жаңа резервтік қуат жинауды ынталандыру керек. Мәселен, ҒЭА жанынан Ғаламдық тұрақтандыру қорын құрып, оған жаңа резервтік қуат жинауға келісім берген өндіруші елдерді ынталандыру үшін тұтынушы елдер азын-аулақ салық төлеп тұратындай жасауға болады.

Түбінде біз мұнайға сұранысты және оны пайдаланудан қоршаған ортаға тиетін зиянды азайтуымыз қажет. Ол үшін төмендегідей үш бағытта әрекет ету керек:

1. Мұнайды негізінен көлік секторында ғана пайдалануға жағдай жасап, өзге салаларда (электр энергиясын өндіру, жылу беру т.б.) экологияға зияны аз қуат көздерін игеру.
2. Көлік моторларын СО2 аз шығаратындай, үнемді жұмыс істейтіндей ету. Қала аумағында қозғалтқыштары үлкен, шығарындылары көп автокөлікпен жүруге шектеу қою, қоғамдық көлікті мейлінше көп пайдалану.
3. Зерттеулер мен технологиялық инновацияларға жүгіну – мұнайды пайдаланудан болатын ластаушы заттар мен шығарындыларды күрт азайту.

 

КӨМІР

Көмір – қоршаған ортаны ең көп ластайтын қуат көзі. Дегенмен ол кең тараған, әлемнің қазіргі энергетикалық балансындағы оның орны бөлек. Бастапқы энергия көзі ретінде, көмір мұнайдан кейін екінші орында тұр. Мұнай – «энергетика патшасы» болса, көмір – «энергетика ханзадасы». Ал енді электр энергиясы өндірілетін қуат көздерінің ішінде көмір бірінші орында. Өндіріп алуға болатын қоры мол әрі құны арзан энергия көзі саналатын көмірге деген сұраныс жоғары. Оған Қытай мен Үндістан сияқты дамушы елдер ғана қарап отырған жоқ, АҚШ та айтарлықтай тәуелді болып отыр, бұл елдегі электр энергиясының жартысы көмірден өндіріледі (бұл да 2008 жылғы дерек).

Дүниежүзіндегі дәлелденген көмір қорлары әлі де мол, жалпы қоры 910 млрд тонна (2008 ж.). Шамамен 147 жылға жететін көмір қоры бар. Әлемде бар көмір қорының 80% алты елдің аумағында шоғырланған. Бұл топты АҚШ бастап тұр (бар қордың 25%-нан астамы осы елде). Қалғандары: Ресей (17,3%), Қытай (12,6%),  Үндістан (10,2%), Австралия (8,6%), Оңтүстік Африка (5,4%). Көмірді өндіріп қана қоймай, оны көп тұтынатын да осы елдер. Өндіріс пен тұтыну көлемі жағынан бірінші орында – Қытай.

Көмірдің үстем отын түрі ретінде кең тарай бастаған кезі – XVIІI ғасырдың орта шені. Оған дейін ағаш жағып келген Еуропа елдері отынға сұраныстың өсуі салдарынан орман алқаптарының жаппай жойылып бара жатқанына көзі жетіп, жойқын табиғи апатты болдырмау үшін баламалы отын іздеп, көмірге ауысады. Үстем энергия көзі болып тұрған көмірдің орнын 1960 жылдары мұнай басты.

Жалпы, көмірді әуелде қазып алып, тасымалдап, кейін пеште өртеумен аяқталатын «өмір циклінің» (көмірдің өмірлік циклі) тұтастай экологияға, климатқа теріс әсері көп. Көмір құрамында бейорганикалық металдар мен қауіпті компоненттер бар. Құрамындағы уытты металдардың ең қауіптісі – сынап. Көмірді өндіріп алудан оны тасымалдау айтарлықтай қымбат. Оның нарықтағы құнының 70% тасымалдау шығындарына тиесілі. Дейтұрғанмен көмір – электр энергиясын өндіруге болатын ең арзан қуат көзі.

Кейінгі кезде «таза көмір» деген жиынтық атауы бар жаңа технолгиялар пайда болды. Осы тіркесті естігенде «жаратылысынан лас нәрсе қалайша таза болады екен?» деген ой келеді. Алайда көмірді қоршаған ортаға жағымсыз әсерін мейлінше азайтып пайдалануға болатыны, яғни оны әлдеқайда «экологиялық таза» етуге болатыны рас. Қағаз жүзінде оңтайлы әрі тартымды көрінгенімен, «таза көмір» технологияларының етек жаюына кедергілер көп. Ең бастысы – құны. Қондырғы неғұрлым экологиялық таза болса, құны соғұрлым қымбатқа түседі, ақшаға шаққанда «таза көмір» электр станциясы газ электр станцияларымен бәсекелесе алмайды.

 «Таза көмір» – көмірді жылу электр станцияларында жағу салдарынан сыртқа шығатын көмірқышқыл газының мөлшерін біршама азайту жолдарын қамтитын термин. Мысалы, көмірді газдандыру (газификация) технологиясы – көмір ұнтағын жоғары қысымда және температурада бу әрі оттегімен реакцияға түсіріп, синтетикалық газ өндіріп, оны турбиналарға жөнелтпес бұрын құрамындағы күкіртті алып тастау. Мұнай мен газға қарағанда, көмір жаққанда әлдеқайда көп СО2 бөлінеді. Көмірді қанша «тазартқанымызбен», ол табиғи газдай таза бола алмайды. Орташа есеппен аланда, көмірдің бір тоннасына қарағанда, сұйытылған газдың бір тоннасынан екі есе көп, ал мұнайдан 60 пайызға көбірек энергия алуға болады.

Алдыңғы қатарлы дамушы елдердің (көмірді көп тұтынатын Қытай мен Үндістан сияқты ірі экономикалар) көмірден бас тартуы алмағайып. Өйткені ешқайсысы экономиканың тұралап қалуын қаламайды. Бұдан бөлек, жалпы, интернет пен жаппай коммуникациялар өріс алған қазіргі заманның өзінде көмірден біржола бас тарту мүмкін болмай отыр: компьютерді қосып, интернетке шыққан, телефон шалған немесе күнделікті қажет құрылғыларды желіге жалғаған бойда, біз үй-жайымызға жарық әрі жылу беріп тұрған энергияны тұтына бастаймыз. Әлемнің біраз жерінде сол энергияны көмірден алады.

Алдағы кезеңде адамзат көмірді азырақ пайдалану, оның экологияға зиянды әсерін мейлінше азайтуға ден қоюы қажет. Технологиялар жетіле түссе, энергия тұтынудағы әдеттерімізді өзгертсек, бұрынғыдан әлдеқайда «таза көмір» технологиялары арқылы өндірілген электр энергиясына көбірек қаражат жұмсау керек екенін аңғарсақ, жағдай түзеледі деген үміт бар.

 

ГАЗ

Әлем тұтынатын энергия көздерінің арасында газ мұнай мен көмірден соң үшінші орында тұр. Газ – құрамында көміртек мөлшері ең аз, яғни ең таза қазба отын түрі. Өндірілетін энергияның бірдей көлеміне шаққанда, газ жаққанда шығатын СО2 мөлшері көмір жаққандағыдан екі есе, ал мұнайдан 2/3 есе аз.

Газ жағатын электр станциялары шағын, салуға оңай, біршама икемді әрі тиімді келеді. Табиғи газ электр энергиясын өндіру секторында кеңінен қолданылады. Өнеркәсіп пен жылу беру саласында да сұранысқа ие. Көлік саласында газ мұнайға балама отын бола алады. Ал метан жағатын станциялар ескі атом электр станциялары мен экологияға зияны көп көмір электр станцияларының орнын басуы ықтимал.

Табиғи газ – қазба отындар қоспасы, соның ішінде негізгі компоненті – метан. Метаннан басқа құрамдас көмірсутектерге пропан, бутан, пентан жатады. Сұйытылған мұнай газы (LPG – Liquefied petroleum gas) деген атпен мәлім пропан мен бутанды автокөлік, оттық (шақпақ), тамақ пісіретін грилль қондырғыларына қажет отын ретінде пайдаланады. Жеңіл автокөліктер көбінесе сығымдалған табиғи газбен, ал ауыр жүк тасымалдаушы көліктер мен автобустар сұйытылған табиғи газбен жүреді.

Алайда болашағы жарқын бұл энергия көзінің өріс алуына кедергі келтіретін факторлар да жоқ емес. Ең бастысы – баға. ХХІ ғасырдың басынан бері газ бағасы үш-төрт есе өсті. Оны енді бұрынғыдай қолжетімді әрі арзан ресурс деп қарастыра алмаймыз. Газ бағасы, оған сұраныс пен ұсыныс үрдістері құбылмалы. Бұл ретте әлемдік газ нарығының ерекшелігін де ескерген жөн.

Жер қойнауындағы табиғи газдың жалпы қоры шамамен 180 000 млрд м3. Дәлелденген газ қорының өзі 60 жылға жетеді. Әлемдегі дәлелденген газ қорларының 55%-нан астамы үш елдің иелігінде: Ресей, Иран, Катар. Газдың қоры жетіп артылғанымен, оның экологияға зияны аз болғанымен, отынның бұл түрінің өндірістік эволюциясы өте баяу жүрді. Газды өндіру, оны нарыққа шығару тұрғысынан қарағанда, бұл ресурстың отаны – АҚШ. Метан құбыры тартылған алғашқы қала – Питтсбург еді (1883 ж.). Ал ұзақ шақырымға созылған алғашқы газ құбырлары ХХ ғасырда ғана пайда бола бастады. Ең біріншісі 1927 жылы салынған, ұзындығы 400 км. 1930 жылы Техас пен Чикагоны жалғаған 1600 км газ құбыры іске қосылды. Сол кезең көмірдің үстем отын болып тұрған кезі. Сол себепті 1930 жылдардың соңына таман АҚШ-та өндірілген газдың 2/3 кәдеге жаратпай, сыртқа шығарып я жағып жіберетін.

Екінші дүниежүзілік соғыстан кейінгі кезеңде мұнай қоры көп ұзамай таусылады деген қорқыныш белең алып, АҚШ ел аумағындағы мол газ қорларын игеруге кіріседі. АҚШ аумағынан тыс жерлерде, Еуропада, Кеңес Одағында ірі-ірі газ өндіру ошақтарының пайда болған кезі – 1960 жылдар. Солтүстік Америка мен Кеңес Одағының өзіне жеткілікті газ қоры бар-тын. Ал Еуропа елдері сырттан (Нидерландтан, КСРО-дан, Алжирден) трансшекаралық газ құбырлары арқылы келетін газға тәуелді болып қалды.

Дүниежүзінде өндірілетін мұнайдың 60% экспортталады, ал газдың небары 30% ғана экспортқа шығады екен. Соның ішінде сұйық күйінде тасымалданатын газ мөлшері жалпы экспорттың 1/3-не жетпейді. Тасымалдау құны қымбат болғандықтан, қазір өндірілген метанның 70% өндіруші елдердің өзі тұтынады. Бүгінгі таңда тұтынушылардан шалғай жатқан шағын әрі орташа газ кен орындарын игеру тиімсіз. Көп жағдайда, газ өндіруші тарап пен тұтынушы тарапты тікелей байланыстырып тұрған құбырлар желісі арқылы жөнелтіледі. Осының салдарынан тасымалдау бағыттары әралуан жаһандық газ нарығын құру мүмкін болмай отыр. Ірі өндіруші елдердің газды саяси қысым көрсету, ықпалын нығайту құралы ретінде қолдануынан көрінетін «ресурстық национализм» құбылысы тағы бар.

Аты айтып тұрғандай, физикалық күйіне байланысты, газды тасымалдау қиын. Оған қарағанда, мұнайды арзан бағаға әрі әлемнің кез келген түкпіріне жеткізуге болады. Құбыр арқылы жөнелтілетін метанды сығымдап, жер астындағы құбырларға жібереді, жол бойы газдың қысымы бірқалыпты болуы тиіс, осыны бақылап отыратын құрылғылар орнатып, құбыр материалдарының жоғары қысымға және коррозияға төзімді болуын қадағалау қажет. Құбыр өтетін жердің географиялық ерекшеліктерін (тау, теңіз т.б.) есепке алмаса болмайды. Сондықтан қазір тұтынушы төлейтін газ құнының 50% тасымалдау шығындарына тиесілі.

Адамзаттың осы уақытқа дейін игеріп келгені – әдеттегі газ кен орындары, яғни қолда бар технологиялар көмегімен экономикалық тұрғыда өндіруге қолайлы газ қорлары. Өндірудің жаңа технологиялық әдіс-амалдары мен қыруар қаражат жұмсауды қажет ететін жаңа (дәстүрлі емес) газ түрлеріне: көмір(лі) қат метан (coal bed methane); тақтатас (сланец) газы мен метан гидраттары жатады.

Табиғи газ – көлік отыны. Қазір (2010 жылғы дерек) әлемде шамамен 830 млн көлік құралы бар десек, соның 10 млн-ға жуығы газбен жүреді. Кейбір болжамдарға сай, бұл көрсеткіш 2020 жылға таман 65 млн болмақ. Газбен жүретін машиналар әсіресе Оңтүстік Америкада, атап айтқанда Аргентина мен Бразилияда көп.

Қазір бензинмен не дизельмен жүретін автокөліктерді (олардың құрылысын, қозғалтқышын) сығымдалған не сұйытылған газбен жүруге болатындай етіп бейімдеу, оған арнаулы рұқсат алу қажет. Қауіпсіздікке байланысты, кейбір қалаларда газбен жүретін көлік қозғалысына, осындай көлік түрін автотұраққа қоюға шектеулер енгізілген. Осы сияқты факторлар газбен жүретін көліктерге ауысу құнын қымбаттатып, жалпы тартымдылығын азайтқан. Бұдан бөлек, газ көліктерін отынмен қамту инфрақұрылымын жасау да оңай шаруа емес.

Осы сияқты кемшіліктерге қарамастан, табиғи газ болашақ энергетика балансында маңызды рөлге ие болмақ. Метанның мұнай мен көмірді басып озып, бірінші орынға шығатын-шықпайтыны әзірше белгісіз. Энергияны атом және көмір электр станцияларынан алатын елдер уақыты келгенде ескі станцияларды біржола жабуды жөн көретін болса, газдың №1 балама отын түріне айналуы әбден мүмкін.

Бұға қоса, үкіметтер парниктік газ шығарындыларын азайтуды көздейтін нақты іс-шараларды кейінге қалдыра бермей, әрекет ете бастаған бойда газға сұраныс артуы ықтимал, бұл сценарий іске асатын болса, 2030 жылға таман табиғи газ көмірдің орнын басуы ғажап емес.

 

ІІ Бөлім

Балама энергия көздері

 

АТОМ ЭНЕРГЕТИКАСЫ

Атом энергиясын адам қазіргі заманда қазба отын түрлерімен қатар пайдаланып жүрген ең сенімді қуат көзі деуге болады. Біз тұтынатын электр энергиясының 16%-нан астамы атом энергиясынан алынады. Энергетиканың осы түрін дамыту арқылы қоршаған ортаға көмірқышқыл газын шығармай, айтарлықтай көп мөлшерде энергия өндіруге болады. Атом электр энергиясының бағасы қазба отыннан өндірілетін электр энергиясы бағасымен шамалас. Соған қарамастан толықтай атом энергетикасына жүгінуге кедергілер баршылық.

Атом энергетикасын дамыту жобаларының бастапқы инвестициялық шығындары өте көп. Ал сол инвестициядан мардымды табыстың түсуі алмағайып. Бұған қоса, қоғамда атом электр станцияларының жұмысы және радиоактивті қалдықтарды сақтаумен байланысты қауіптер төңірегінде алаңдаушылық бар. Кедей немесе дамушы елдерде атом электр станциясын салу оңай екені – экономикалық парадокс. Жапонияны санамағанда, өнеркәсібі дамыған алдыңғы қатарлы елдерде қазір жаңа ядролық реактор құрылысы қиынның қиыны, тіпті мүмкін емес деуге болады. Дейтұрғанмен, болашақ энергетикасын ядролық энергетикасыз көзге елестету мүмкін емес.

Әлемдегі бірінші өндірістік реакторлар 1950 жылдары Ұлыбритания, АҚШ және КСРО-да іске қосылған. 1980 жылға таман дүниежүзінде 243 атом электр станциясы жұмыс істеп тұрды, олардың жиынтық қуаты 140 000 МВт болды. Сол станциялардың көбі (162) 1970 жылдарда тұрғызылған. Ол кезде атом энергиясы, тұрақты қолжетімділік тұрғысынан қарағанда әрі мұнаймен салыстырғанда, әлдеқайда сенімді қуат көзі болып көрінді. 1990 жылға таман әлемде  419 станция салынды (жиынтық қуаты 325 000 МВт). 1986 жылы наурызда Чернобыль электр станциясындағы апаттан кейін атом энергетикасына «тұрақты әрі тиімді қуат көзі» деген сенім сейілді. Сол жылы мұнай бағасы да күрт арзандап, атом энергиясы бұрынғыдай ұтымды балама болудан қалды. Содан бері бұл саланың дамуы тұралап қалған.

Бүгінгі таңда жер бетінде 400-ден астам атом электр станциясы бар, солардың 100-ден астамы АҚШ аумағында орналасқан. Алайда станциялар саны емес, олардың үлесіне тиетін электр энергиясы мөлшері бойынша әлемде Франция көш бастап тұр: бұл ел электр энергиясының 78% астамын атом электр станцияларынан алады. АҚШ-та ширек ғасырға жуық мерзімде бірде-бір жаңа станция салынбаған. Дамыған елдер бар станцияларды жаңартуға, ескі қондырғылардың қызмет мерзімін ұзартуға ден қойған. Қазір атом энергетикасы белсенді дамып жатқан аймақтар – Солтүстік Африка, Таяу Шығыс пен Азияның дамушы елдері, әсіресе Үндістан мен Қытай.

Ең алдымен атом энергиясының техникалық деңгейдегі артықшылықтары мен кемшіліктерін айқындап алған жөн.  Адамзат пайдаланып отырған атом энергиясы ядролық бөліну реакциясы арқасында өндіріледі (атом ядросын нейтрондармен соққылау арқылы бірнеше бөлікке бөлу; осы бөліну реакциясы нәтижесінде орасан зор мөлшерде энергия шығады). Бұл реакцияны іске асыруға қажет маңызды элемент – уран. Уранның энергия сыйымдылығы зор: 1800 тонна шикі мұнайдан, 2600 тонна көмірден алуға болатын энергияны байытылған уранның небары бір килограммынан табуға болады. Әлемдегі уранның анық қорларының 60% Австралия, Канада және Қазақстан аумағында шоғырланған. Уран өндіретін негізгі елдер де осылар.

Уран кенін қазып алу жұмыстарын санамағанда, атом энергиясын өндіру процесінен көмірқышқыл газы, күкірт не азот оксиді секілді зиянды заттар бөлінбейді. Дегенмен аса радиоактивті қалдықтарды сақтау және пайдалану мерзімі аяқталған станцияларды істен шығару мәселесі әлі күнге дейін оңтайлы әрі түбегейлі шешімін таппаған. Жұмысы тоқтаған қондырғыларды істен шығарып, сол аймақты басқа мақсаттарда пайдалануға берудің өзі техникалық тұрғыдан аса күрделі, ұзақ әрі қымбатқа түсетін шаруа.

Жалпы, газ не көмір жағатын станциялармен салыстырғанда, жаңа атом электр станциясын салу құны екі-үш есе қымбат. Бұған қоса, заң талаптарын орындау, түрлі рұқсаттар алу, нарықтағы жағдайдың өзгеруін ескеру қажет, сонда құрылыс мерзімі 5-15 жылға дейін созылып кетуі әбден ықтимал.

Радиоактивті қалдықтары көп дәстүрлі, кең тараған атом энергетикасына (ядролық бөліну реакциясына негізделген цикл) «экологиялық таза», яғни зиян қалдықтары жоқ балама ретінде ғалымдар термоядролық синтез технологиясын дамытуға күш жұмсап келе жатқанына біраз болды. Алайда осы технологияның жетіліп, толыққанды өндірістік қондырғылардың жақын арада іске қосылуы екіталай.

Атом энергиясы электр энергиясын өндіруде ғана мұнайдың орнын баса алады. Көлік саласында ол мұнайға бақталас отын болуға жарамайды. Дегенмен толықтай болмаса да ішінара табиғи газ бен көмірге балама болуға әлеуеті бар.

Атом энергетикасының жаңа қарқынмен өріс алуы үшін ірі қондырғылар емес, 200-300 МВт ықшам станциялар салуға ден қойған жөн. Жергілікті халықтың наразылығын басудың бір жолы – осы өңірде атом электр станция салудан пайда бар екенін дұрыс жеткізу, станцияда өндірілетін электр энергиясын жергілікті тұтынушыларға (жеке және заңды тұлғаларға) көтерме бағамен, яғни салық қоспай сату.

Түпкі мақсат – электр энергиясын көп өндіріп, сыртқа шығатын парниктік газдардың мөлшерін азайту болса, атом энергиясына да жүгінетініміз анық.

 

СУ ЭНЕРГИЯСЫ

Су – тіршілік көзі, су адамды ежелден бері энергиямен қамтамасыз етіп келеді. Әуелде ол тек механикалық энергия көзі еді; ХІХ ғасырдың орта шенінен бері, яғни гидротурбина ойлап тапқаннан бері, су – электр энергиясы көзіне айналды. Болашақта энергияға сұраныстың біршама бөлігін гидроэнергетика арқасында жабуға болады.

Әлемде бастапқы энергия көздеріне сұраныстың 2%-дан астамын су энергиясы жауып отыр. Адамзат тұтынатын электр энергиясының 16% гидроэнергетикадан келеді. Осы ретте айта кетерлігі, 65 елде электр энергиясының жартысынан астамы су энергиясынан өндіріледі.

Су – таза әрі жаңғырмалы энергия көзі, құны да бәсекеге қабілетті. Электр энергиясын өндіретін станциялардың арасында бәрінен ұзаққа баратыны (қызмет мерзімі өте ұзақ) – су электр станциялары. Дегенмен бұл қуат көзінің кемшін тұстары да баршылық.

Электр энергиясын зор мөлшерде өндіру үшін бөгет салу қажет. Бөгет құрылысы қоршаған ортаға, жерге, сонда тұратын халыққа залал келтіруі мүмкін. Бізге су ең алдымен тұрмысқа, ауыл шаруашылығы мен өндіріске қажет. Су ресурстары электр энергиясын өндіруге жұмсалатын болса, жоғарыда аталған қажеттіліктерді өтеу мүмкін болмай қалатын жағдайлар да ұшырасады. Мәселен, Еуропада бар бөгеттердің 33% ғана су электр энергиясын өндіру үшін пайдаланылады (20% ирригацияға, яғни егістік алқаптарды суаруға пайдаланылады), Солтүстік және Орталық Америкада бөгеттердің 10% ғана электр энергиясын өндіреді, Азияда бұл көрсеткіш 7%-ға тең, ал Африкадағы бөгеттердің 75%  электр энергиясын өндіруге емес, халықты ауызсумен қамтамасыз етуге, егістік алқаптарды суаруға қажет.

Үлкен бөгет тұрғызудың өзі бірқатар саяси, гуманитарлық, экологиялық сын-қатерлерге әкеп соғады. Мысалы, Қытайда Янцзы өзенінде салынған «Үш шатқал» бөгетін алайық. Бұл ауқымды жобаны іске асыру үшін миллионнан астам адамды көшіруге тура келді, ондаған ауыл, қала, археологиялық қазба жүргізілген аймақтар судың астында қалды. Дамба құрылысы салдарынан сол өңір жер көшкіні, топырақ эрозиясы т.б. сынды қауіптерге ұшырауы мүмкін екенін ел үкіметі де мойындап отыр.

 

 

Су электр энергиясының қоры айтарлықтай дәрежеде ауа райы циклдеріне тәуелді. Жауын-шашын көлемі азайған кезде су қоймаларында сақталатын энергия қоры да азаяды, демек сұраныс көбейгенде электр энергиясы тапшы болып қалады.

Судың болашақта негізгі қуат көзіне айналуы екіталай. Дегенмен су және атом электр энергиясының үлесін азайтатын болсақ, қазба отын түрлерінің үстемдігіне шек қоя алмаймыз. Су электр энергиясын өндіруге бағытталған жаңа жобалардың артықшылықтары мен олардан болатын қауіптерді жан-жақты бағалай білу керек. Технологиялардың даму деңгейі мүмкіндік берсе, орташа не шағын көлемді су электр станцияларына басымдық берсе жаман емес.

 

БИООТЫН

Табиғи ресурстардың биомасса (дәнді дақылдар, ағаш, өсімдік майы, жануар майы секілді органикалық заттар т.б.) деген жиынтық атауы бар. Биоотынды биомассадан алады. Биомасса – адамзат үшін қазба отын түрлерінен кейінгі ең маңызды қуат көзі. Дүниежүзі тұтынатын бастапқы энергияның 10% – биомассадан. Биомассаны бәрінен көп тұтынатын елдер – Қытай, Үндістан және Африканың Сахарадан оңтүстікке қарайғы мемлекеттері.

Экологиялық таза энергия мен биомасса ұғымдарының үйлесе бермейтінін атап өткен жөн. Көп адам биомассаны экологиялық таза қуат көзі деп санайды. Шын мәнінде, биомассадан өндірілетін энергияның басым бөлігі лас, қоршаған ортаға залалы көп. Әлемде 2,5 млрд-қа жуық адам үй жылытып, тамақ пісіру үшін өсімдік қалдықтары мен мал шаруашылығы қалдықтарын (мысалы, тезек), қоқысты жағуға мәжбүр. Жаққанда сыртқа шығатын зиянды заттардан уланып көз жұмғандар қаншама. Ал отынға қажет ағаштарды жаппай шауып алу салдарынан тұтас орман алқаптары жойылып барады.

Биомасса көптеген салада қуат көзі болуға жарайды. Ең бастысы, биомасса – көлік секторында мұнайға балама бола алатын жалғыз жаңартылатын энергия көзі.

Биоотынның бірнеше түрі бар, әрқайсысы бөлек биомассадан өндіріледі. Бензиннің бәсекелесі – биоэтанол (әуелгі түрі) қант құрағы, қызылша, жүгері, арпа т.б. дәнді дақылдардан алынатын қант пен крахмалды ферменттеу арқылы өндіріледі. Ал дизель отынының бәсекелесі – биодизель (әуелгі түрі, яғни алғашқы буын биодизелі) кейбір ауыл шаруашылығы дақылдарының (күнбағыс, рапс, пальма т.б.) жемістерінен алынатын өсімдік майынан өндіріледі.

Биоотынның жаңа түрлері (кейін ойлап тапқан, екінші буын биоотын түрлері) орман, ауыл шаруашылығы қалдықтарынан өндіріледі. Бұлардың бірінші буындағы отын түрлерінен негізгі айырмашылығы – бұлар азық-түлікке жарамды дақылдардан өндірілмейді әрі бұлардың қоршаған ортаға, климатқа тигізетін зияны аз. Мәселен, Бразилияда қант құрағынан өндірілетін этанол биоотынның бірінші буынына жатады. Дегенмен, жаңа биоотын түрлеріне қарағанда, оның «көміртекті дағы», яғни қоршаған ортаға тигізетін әсері үлкен емес: пайдалану мерзімі ішінде бензинмен салыстырғанда көмірқышқыл газын 60%-ға аз шығарады.

Алайда бір литр бензин бір литр биоэтанолға барабар емес. Биоэтанолдың құрамында оттегі бар, сондықтан оның жылыту қасиеті мен химиялық энергия мөлшері бензиндікінен 30%-ға аз. Бензин толған бакпен біраз қашықтықты еңсереміз, дәл сондай қашықтыққа биоэтанол толған бак жетпейді. Биоотынның бір айқын артықшылығы – оның күкірт тотығы, карциногендер, уытты заттар т.б. зиянды шығарындылары жоқ.

Қазір өндіріліп жатқан биоотын көлемі бар сұранысты жабуға жетпейді. Өйткені биоотыннан алынатын энергия мөлшері аз. Айтарлықтай көп мөлшерде биоотын өндіру үшін тиісті дақылдар егетін алқаптар көлемін көп ұлғайту қажет. Мысалы, әлемде жүгері өндіруден топ бастап тұрған АҚШ-ты алайық. Әлем тұтынатын жүгерінің 40% АҚШ өсіріп отыр. Оны бәрінен көп экспорттайтын да АҚШ (әлемдік экспорттың 60%). Қазір АҚШ елде өндірілетін жүгерінің 30%-ға жуығын этанол өндіруге жұмсап отыр. Елдегі бар жүгеріні (30% емес, бәрін) биоотын өндіруге жіберген күннің өзінде, елдегі азық-түлік қорына, қоршаған ортаға орасан зиян тиетінін, шығын көбейетінін айтпағанда, АҚШ-тағы бензинге сұраныстың небары 5% ғана жабуға болады екен...

Биоэтанол бәсекеге қабілетті балама отын түрі ретінде кең тараған бірден-бір ел – Бразилия. Биоотын өндіру саласын дамытуға келгенде, осы ел тәжірибесіне сілтеп, басқа елдерде де осылай істеуге болады деу қате. Бұл елдің жағдайы ерекше: климаты қант құрағын өсіруге қолайлы, жер көлемі, яғни егістік алқаптарды ұлғайту тұрғысынан шектеулер жоқ, суы мол, арзан жұмыс күші де көп.

Бұл саладағы жаңа зерттеулер мен әзірлемелердің бір бағыты – биоотынды азық-түлікке жарамды дәстүрлі дақылдардан емес, балдыр, фитопланктон, бактериялар сынды микроағзалардан өндіру. Алайда осындай биоотын түрін ірі көлемде өндіруге мүмкіндік беретін жаңа технология әлі жетіле қоймады. Біз болашақта тұтынатын энергияның көп бөлігі биоотыннан келітіні екіталай.

 

ЖЕЛ ЭНЕРГИЯСЫ

Жел энергиясы – бәрінен қарқынды дамып келе жатқан баламалы қуат көзі. Бұл сала әсіресе АҚШ пен Қытайда қарыштап дамып келеді. Бүкіл әлем тұтынатын бастапқы энергияның 0,1% ғана, ал өндірілетін электр энергиясының шамамен 1% – жел энергиясынан келеді (еске сала кетейік, бұл 2008 жылғы дерек). Әлемде желден өндірілетін жиынтық қуаттың 70% мына бес елге тиесілі: АҚШ (25 ГВт), Германия (24 ГВт), Исландия (17 ГВт), Қытай (12 ГВт), Үндістан (10 ГВт).

Осыдан 1500 жыл бұрын парсылар желден механикалық энергия өндірген. Ал электр генераторы бар алғашқы жел турбинасын 1886 жылы америкалық Чарл Браш (Charles F. Brush) құрастырып, Кливленд қаласында (Огайо штаты) орнатқан. Желден электр энергиясын өндіруге болатынын әлемге паш еткен – американ ғалымдары. Алайда Пол Ла Кур есімді физик ғалымның еңбегінің арқасында жел энергетикасы саласында көш бастап тұрған ел – Дания. Есімі тарихта қалған Ла Кур – «Даниялық Эдисон» деген атаққа ие.

Қағаз жүзінде, теориялық пайымдар тұрғысынан қарағанда, жел энергетикасының әлеуеті зор, артықшылықтары жетерлік, мысалы, желден көмірқышқыл газы, басқа да парниктік газдар мен ластаушы заттар шықпайды. Іс жүзінде жел энергетикасының кемшіліктері де аз емес.

Біріншіден, жел күшінен өндірілетін энергия мөлшерін қазба отыннан немесе атом энергиясынан өндірілетін энергия мөлшерімен салыстыруға келмейді. Желдің қуат тығыздығы (power density) аз, сондықтан жеткілікті көлемде қуат өндіру үшін қалақ диаметрі 80 метрден асатын жүздеген үлкен жел турбиналар орнату қажет. Мұның салдарынан жергілікті табиғи ортаның қалыпты күйі бұзылады: шуыл көбейеді, электромагниттік кедергілер пайда болады, құстарға қауіп төнеді. Көп елде жел жақсы соғатын аймақтар аз. Болған күннің өзінде, олар электр энергиясын өндіруге жарамсыз, өйткені ондай аймақтар тұтынушылар шоғырланған нарықтардан алшақ жатады.

Екіншіден, жел бірде бар, бірде жоқ; қажет кезде болмай қалатын тұрақсыз қуат көзі. Сондықтан жел энергиясы жүйелеріне байланған электр тарату желілерін осы бір ерекшелікті ескеріп, бейімдеп, қайта құру қажет: қазіргідей айнымалы ток емес, жоғары вольтті тұрақты ток желілеріне ауыстырған жөн. Яғни жаңа электр жүйесі икемді әрі әлдеқайда күрделі болады. Бұған қоса, жел соқпай қалғанда сұраныстың орнын толтыру үшін қосалқы, яғни желден басқа қуат көздері, мысалы, газ керек. Соған қарамастан Еуропаның кейбір елдері электр энергиясын өндіруге жел қуатына жүгінуден бас тартпаған. Мәселен, Дания халқы тұтынатын электр энергиясының 20% желден өндіріледі. Жел ресурстарына келгенде, Дания тәжірибесі ерекше; биоотынды айтқанда Бразилияның жағдайы айрықша деп едік, Дания да сол сияқты – жел энергетикасының өріс алуына қолайлы география, климат т.б. факторлар тұрғысынан қарағанда ешкімге ұқсамайды. Бұған қоса, Данияның энергетика жүйесі көршілес елдермен тығыз байланысты, мысалы, жел электр станцияларында өндірілген артық қуатты Норвегияға сатып, жел турбиналары тоқтап тұрғанда қажет энергияны көрші нарықтан ала алады. Өкінішке қарай, әлемнің өзге өңірлеріндегі жағдай Даниядағыдай емес.

Жел энергетикасында парниктік газ шығарындылары жоқ болғандықтан, бұл сала саясаткерлердің қолдауына ие, үкіметтер жел энергиясын субсидиялауға ынталы. Болашақта жел энергетикасының рөлі, әлемдік энергетика балансындағы үлесі артқанымен, өзіне тиесілі нишадан аспайды. Белгілі бір өңірлерде кең тарағанымен, жаһандық деңгейде бастапқы энергияға деген сұранысты тұтас жаба алмайды.

 

КҮН ЭНЕРГИЯСЫ

Адамзаттың энергетика саласындағы жарқын болашағы қандай қуат көзімен байланысты деген сұраққа автордың беретін жауабы – Күн энергиясы.

Жыл сайын жер бетіне Күннен адамзат тұтынатын энергиядан мың есе көп көлемде энергия келіп түседі. Теория жүзінде, сол энергияның аз ғана бөлігін кәдеге жаратсақ, бізге қажетті электр энергиясын жеткілікті мөлшерде алуға болатын еді, бұған қоса климатқа, қоршаған ортаға нұқсан келмейді әрі бұл ресурс (Күн қуаты) сарқылмайды. Дегенмен күн энергиясы қазір әлем тұтынатын бастапқы энергияның мыңнан бір бөлігін де қамтамасыз ете алмай отыр. Бұл саладағы технологиялар зор мөлшерде электр энергиясын өндіретіндей дәрежеге жете қоймады.

Күн жарығы (күн сәулесі) – тікелей қуат көзі. Мәселен, сұйықтықты (мысалы, суды) күн сәулесін түсіріп жылытуға болады. Бірақ күн сәулесінен бірден электр энергиясын алуға болмайды, ол үшін дәнекер құрылғы қажет. Күннен келетін жарық энергиясын жылу энергиясына түрлендіретін (шыны, металл, пластик коллекторлар-панельдер) немесе күн жарығын бірден электр энергиясына түрлендіретін құрылғылар (фотоэлектрлік күн элементтері-панельдері) бар.

Күн сәулесін шоғырландыру жүйелері (коллекторлар) күн жақсы түсетін, яғни тікелей радиация көп аймақта ғана (шөл, тропикалық аймақтар) айтарлықтай мөлшерде энергия өндіре алады. Мұндай қондырғылар орнатылатын жер тегіс болу керек. Ірі коллекторлардың алып жатқан жер көлемі де үлкен болады. Мысалы, 2008 жылы Невада шөлінде орнатылған осындай қондырғы (Solar One) 1,4 км2 аумақты алып жатыр, белгіленген қуаты 64 МВт. Ал орташа келетін әдепкі электр станциясының көлемі 1 км2, қуаты 500 МВт болады.

Күн энергиясын жинап, түрлендіретін жүйелердің келесі бір түрі фотоэлектрлік эффект (photovoltaic effect) негізінде құрылған. Олар күн фотоэлементтері бар модульдерден тұрады. Бұл модульдерді жасау үшін бірден-бір қажет материал – кремний. Оны өндірудің өзі қымбатқа түсетін процесс. Бүгінгі таңда кремний фотоэлектрлі күн панельдері – күн энергиясынан электр қуатын өндірудің ең кең тараған жүйесі. Алайда құны мен өндірілетін электр энергиясының мөлшері тұрғысынан қарағанда, оларды тиімді деуге келмейді.

Жоғары сапалы коммерциялық фотоэлектрлік модульдер жинайтын (жұтатын) күн энергиясының 13-15 пайызын ғана түрлендіріп, электр энергиясын өндіре алады. Кремний күн панельдерінің практикалық тиімділігі төмен. Оларды кеңінен пайдалануға кедергі келтіретін техникалық қиындықтар аз емес. Тұрғын үй секторындағы фотоэлектрлік жүйелер өндіретін бір кВт/сағ. электр энергиясының құны қазба отын жағу арқылы өндірілетін электр энергиясының бір кВт/сағ. құнынан 4-10 есе қымбат болады. Басты проблема – жер бетіне молынан түсетін күн энергиясының біраз бөлігін жинап, түрлендіре алатын арзан технология әлі жоқ.

 

 

Жел бірде бар, бірде жоқ деп едік, күн энергиясына келгенде де осындай бір проблема бар: күн тәулік бойы шақырайып тұрмайды, түнде, ауа райы бұзылғанда күннің көзі көрінбейді. Сол себепті осындай кезде электр энергиясыз қалмау үшін қосалқы қуат көзі және энергия сақтайтын жетілген аккумулятор қажет.

Бұл салада пәнаралық (оптика, электроника, биохимия, электр техникасы, физика т.б.) ғылыми зерттеулер мен әзірлемелерге қаржы бөлуді тоқтатуға болмайды. Жаңа материалдар мен технологиялар арқасында күн энергиясының экономикалық тиімді, экологиялық таза әрі бар сұранысты ойдағыдай жабуға мүмкіндік беретін қуат көзіне айналуы әбден мүмкін.

 

ГЕОТЕРМАЛЬДЫҚ ЭНЕРГЕТИКА

Геотермальдық энергетика – энергияны жердің ішкі жылуынан алу, жер қойнауындағы ыстық су көздерінің жылу энергиясынан электр энергиясын өндіру және жылумен қамту. Дүниежүзінде геотермальдық энергия көздерінен өндірілетін электр энергиясының жиынтық қуаты 10 гВт, осының жартысы АҚШ (2,9 гВт) пен Филиппинге (2,0 гВт) тиесілі. Әлем тұтынатын бастапқы энергияның 0,4% ғана геотермальдық энергияның үлесіне тиеді.

Энергетиканың бұл түрі табиғи жағдайы қолайлы (жанартаулар, ыстық бұлақтар мен гейзерлер көп) Исландия, Жаңа Зеландия және Орталық Америка елдерінде кең тараған.  Магмалық жыныстар жер бетіне жақын жатқан аймақтарда аса терең ұңғыма қазбай-ақ энергиясы мол бу алуға болады. Өкінішке қарай, мұндай аймақтар сирек кездеседі. Қазір бар геотермальдық энергия қорының біраз бөлігін кәдеге жаратудың өзі шығыны көп, қымбат шаруа.

Бұл саланың әлемдік энергетика балансындағы рөлі болмашы. Болашақта да айтарлықтай маңызды рөл атқаратыны екіталай.

 

СУТЕГІ

Бұрынғы тарауларда сөз болған қуат көздеріне қарағанда, сутегі бастапқы энергия көзі емес, энергия векторы – энергия тасымалдаушы (energy vector), яғни оны табиғатта қолдануға дайын таза күйде алмайды, басқа көздерден, өзге элементтермен байланысқан қоспалардан бөліп алады.

Сутегіні қуат көзі ретінде көптеп қолданып, энергетика саласында революция жасау туралы жар салып жүрген білгіштер қаптап кетті. Сөз жүзінде бәрі жақсы әрі қолжетімді көрінгенімен, сутегімен байланысты түбегейлі төңкерістің ауылы әлі алыс. Сутегі – қазба отын түрлерінің орнын басатын балама қуат көзі дейді. Сонда әлем елдері тұтынып жүрген сутегінің 95% табиғи газ, мұнай және көмір сынды қазба отыннан өндірілетіні қайда қалды?!

Бензин мен дизель отынымен салыстырғанда, сутегіні өндіру, тасымалдау құны әлдеқайда қымбат. Сутегіні шығарындылары көп дәстүрлі қазба отын түрлерінен бөліп алатынын ескерсек, оны экологиялық таза қуат көзі деуге келмейді. Сутегіні биомассадан немесе судан бөліп алуға болады. Бірақ бұл саладағы зерттеулер мен әзірлемелер жаңа қуат көзін толыққанды өндіріс деңгейіне шығатындай дәрежеге жете қоймады.

 

ЭНЕРГИЯ ТИІМДІЛІГІ: КӨЗГЕ КӨРІНБЕЙТІН ҚУАТ КӨЗІ

Автор энергия тиімділігін ең маңызды әрі оңтайлы баламалы қуат көзі дейді. Неге десеңіз, энергия тиімділігін қамтамасыз ететін жаңа құрылғылар мен әдіс-амалдар арқасында энергияны үнемдеуге немесе материал шығынын азайта отырып, бұрынғыдан да көп мөлшерде энергия өндіруге болады.

Ол үшін не істеу керек?

1. Энергия тиімділігі стандарттарын заң жүзінде бекітіп, энергия тиімділігі көрсеткіші төмен құрал-жабдықтарды нарықтан біртіндеп ығыстыру керек.
2. Қала аумағында қоршаған ортаны ластайтын заттарды көп шығаратын, қозғалтқыштары үлкен автокөліктердің жүруіне шектеу қою, тұрғындарды қоғамдық көлікті пайдалануға ынталандыру қажет.
3. Зауыт-фабрикалардың энергия тиімділігін арттыруға, яғни өндіріс көлемін сақтай отырып, тұтынатын энергия көлемін азайтуға жағдай жасау керек (фискалды шаралар, СО2 шығарындыларына салық салу т.б.).

 

ҚОРЫТЫНДЫ

Энергетика мен қоршаған ортаны қорғау саласындағы жаңа стратегия медиа құралдары арқылы тарап жатқан алыпқашпа әңгімелер мен қисынсыз тұжырымдарға емес, ақылға қонымды талдау және қалыптасқан жағдайды жете ескеретін мынадай негізгі қағидаларға құрылуы қажет: а) адамзат жақын арада қазба отыннан біржола бас тартпайды; ә) қазба отын түрлеріне тәуелділікті азайту үшін атом энергетикасы мен гидроэнергетикаға жүгінуге тура келеді; б) энергия өндіру және оны тұтынудың тиімділігін арттыратын ұжымдық және нормативтік шаралар қолдану керек; в) жаңартылатын энергия көздерінің қазба отын түрлеріне ұтымды балама болуы үшін осы салада инновациялық технологияларды дамытуға бағытталған ғылыми зерттеулерге ден қойған жөн.

Энергия көздері арзан болғанда энергетика саласындағы инновациялар ілгері баспайды. Осы ретте автор қазба отынның бағасын өсірудің мынадай жолдарын ұсынады: көмірқышқыл газ шығарындыларына салық салу, СО2 шығарындыларына квоталарды саудалау жүйесін енгізу; қоршаған ортаны қорғаудың осы сияқты шаралары мен стандарттарын қабылдаудан бас тартқан елдерге қатысты «көміртекті тариф» енгізуге, яғни аталған стандартты қабылдамаған елдерден келетін тауарларға әлдеқайда жоғары кеден салығын салуға болады.

Энергетика саласында елеулі өзгерістерді іске асыруды көздейтін ұзақ мерзімді, жүйелі әрі қисынды стратегияға мұнай мен газ бағасы күрт қымбаттағанда қоғамда оқтын-оқтын белең алатын толқулар, айғай-сүрең әсер етпеуі қажет. Қоғам көңілін аулап, ыңғайын күтіп, қолайлы жағдай қалыптасқан кезде ғана өзгеріске бет алу, қысқа мерзімді шаралармен шектеліп қалу айтарлықтай өзгеріске сеп болмайды.

Мазмұндаманы дайындаған

Ерлан ЫСҚАҚОВ