Нефть, газ и уголь играют ключевую роль в обеспечении энергией, развитии экономики и повышении уровня жизни людей. Однако использование ископаемых видов топлива связано с рядом экологических проблем и тем, что однажды запасы на нашей планете начнут иссякать. Проект БУМ науки рассказывает как добывают и используют углеводороды сегодня и ждёт ли нас полный переход на зелёную энергетику в будущем.
Что такое углеводородное топливо
Сегодня углеводородное топливо — один из основных источников энергии на Земле.
Основные природные источники углеводородов — природный газ, нефть и каменный уголь. Эти виды природных ресурсов ещё называют горючими ископаемыми — их применение основано на способности выделять энергию при сгорании. Энергия преобразуется в электрическую или используется для обогрева жилых домов и промышленных процессов.
Основные виды углеводородного топлива
Как добывают углеводороды
Добыча углеводородного топлива включает несколько ключевых этапов и технологий, которые позволяют извлекать нефть и природный газ из земных недр.
Добыча нефти
Первичный метод добычи нефти
Основан на естественном давлении в пласте, которое позволяет нефти подниматься на поверхность. Если этого давления недостаточно, применяются насосы для искусственного подъёма.
Вторичный метод добычи нефти
Когда искусственно увеличивают давление в пласте путём закачки воды или газа, чтобы вытеснить нефть из породы и начать извлекать её на поверхность земли.
Третичный метод добычи нефти
При этом методе используются различные технологии для повышения температуры и давления в пласте. Это способствует увеличению нефтеотдачи. К таким технологиям относятся:
- Тепловые методы: закачка пара для уменьшения вязкости нефти и облегчения её извлечения.
- Газовые методы: закачка газа для создания давления и вытеснения нефти.
Добыча природного газа
Природный газ добывается так же, как нефть — через скважины, пробуренные в месторождениях. Газ поднимается на поверхность за счёт давления в пласте. В некоторых случаях требуется применение насосов для увеличения скорости добычи.
Технологии переработки
После добычи нефть и природный газ перерабатывают на специальных предприятиях: очищают от примесей, разделяют на фракции, превращают в различные виды топлива и химические продукты.
Добыча угля
При неглубоких залеганиях угольного пласта, до 100 метров, применяется открытый способ добычи. То есть разработка угольного месторождения происходит с поверхности земли. Для этого используются экскаваторы, бульдозеры и другая специализированная техника.
Если угольный пласт расположен ниже 100 метров под землёй, угольное месторождение разрабатывают закрытым способом. Создаются шахты, где уголь добывают в длинных подземных туннелях — лавах.
Про переработку углеводородов слушайте в новом выпуске подкаста БУМ науки
Как используют топливо
Углеводородное топливо широко применяется в различных сферах деятельности человека. У него высокая энергетическая плотность, а ещё оно доступное.
Транспорт
Бензин и дизельное топливо используются в двигателях внутреннего сгорания автомобилей, грузовиков и автобусов.
Авиационное топливо, обычно керосин, служит источником энергии для самолётов.
Мазут и дизельное топливо используются на морских судах.
Энергетика
Уголь, природный газ и мазут используются для генерации электроэнергии на тепловых электростанциях.
Природный газ и мазут применяются для отопления жилых домов и промышленных объектов.
Промышленность
Углеводороды служат сырьём для производства пластмасс, синтетических волокон, удобрений и многих других химических продуктов.
Коксующийся уголь используется для производства кокса, который необходим в процессе выплавки чугуна.
Сельское хозяйство и строительство
Дизельное топливо используется для двигателей сельскохозяйственной техники, экскаваторов, бульдозеров, кранов и других машин.
Бытовые нужды
Газ доставляется по трубам в жилые дома и квартиры и используется вместо электричества.
Экологические проблемы
Чем больше человечество использует ископаемое топливо, тем чаще встаёт вопрос его экологичности. Вот основные проблемы, к которым приводит добыча, переработка и использование нефти, газа и угля.
Отходы при добыче. При добыче углеводородов образуются разные отходы, которые могут содержать токсичные вещества.
Ущерб природе при переработке и сжигании. Переработка ископаемого топлива может приводит к выбросам вредных соединений в атмосферу и воду. Сжигание ископаемого топлива приводит к выбросу углекислого газа, который способствует глобальному потеплению.
Уничтожение плодородного слоя земли. Разработка месторождений часто приводит к разрушению почв и уничтожению растительности.
Нарушение мест обитания. Добыча и транспортировка ископаемого топлива могут негативно влиять на экосистемы, приводя к исчезновению разных видов животных и растений.
Загрязнение водных ресурсов. Нефть и другие углеводороды попадают в водоёмы, загрязняя их и уничтожая живые организмы.
Для решения этих проблем необходимо внедрение экологически чистых технологий добычи, транспортировки и сжигания топлива, а также разработка и использование возобновляемых источников энергии.
Экологические инициативы, которые помогают снизить вред
Разные страны применяют различные подходы для снижения вреда от использования ископаемого топлива. Вот некоторые из них.
Внедрение зелёных источников энергии
Многие страны активно развивают солнечную, ветровую и гидроэнергетику, чтобы уменьшить зависимость от ископаемых видов топлива. Среди лидеров — Китай, США, Канада, Бразилия, Индия, Турция. Также к экологичным видам относится атомная энергетика.
В России гидроэлектростанции вырабатывают 17-18% от всей электроэнергии в стране. Всего в РФ действуют почти 200 ГЭС, среди которых 14 — самые мощные, с установленной мощностью более 1000 МВт. Самая крупная ГЭС в стране — Саяно-Шушенская.
В России на десяти действующих АЭС функционирует 33 энергоблока. Атомная энергетика России занимает второе место по мощности атомной генерации среди стран Европы (после Франции). Это самая экологически чистая и экономически выгодная энергетика в мире. Читайте большую статью БУМ науки про атомную энергию, чтобы узнать больше интересного и полезного.
Повышение энергоэффективности
Правительства стимулируют предприятия и домохозяйства к использованию энергосберегающих технологий и оборудования.
Развитие общественного транспорта и углеродный налог
Строительство и развитие сетей общественного транспорта — метро, автобусов и трамваев, — помогает снизить количество личных автомобилей на дорогах. А введение налогов на выбросы углекислого газа и других парниковых газов может стимулировать предприятия и частных лиц к снижению выбросов.
Переход на электромобили
Некоторые страны вводят налоговые льготы и субсидии для стимулирования покупки электромобилей, что способствует снижению выбросов вредных веществ.
Например, в Москве владельцы электромобилей паркуются бесплатно и могут пользоваться федеральными платными автодорогами без оплаты. С 1 января 2023 года государство компенсирует 25% от покупки электрокара. Во многих регионах России уже отменён транспортный налог для электромобилей.
Использование биотоплива и восстановление лесов
Некоторые страны исследуют и внедряют использование биотоплива, полученного из возобновляемых источников: растительных масел или отходов сельского хозяйства. А посадка новых деревьев способствует поглощению углекислого газа из атмосферы.
Как будет развиваться отрасль
Будут разрабатываться новые месторождения
Страны и компании всегда стремятся к разработке новых месторождений, чтобы не терять позиции на рынке и продолжать поставки топлива в привычных объёмах. Открытие и разработка новых месторождений, особенно в труднодоступных регионах, например, в Арктике, потребуют значительных инвестиций и технологических инноваций.
Вырастет темп добычи и использования топлива
Есть тенденция к увеличению темпов добычи и потребления ископаемого топлива. Особенно в развивающихся странах, где экономический рост требует много энергии.
Страны будут больше сотрудничать
Государства будут обмениваться опытом и технологиями в области добычи и использования ископаемого топлива, чтобы оптимизировать процессы.
Оборудование и технологии модернизируется
Это позволит повысить эффективность и снизить негативное воздействие на окружающую среду.
Будут развиваться возобновляемые источники энергии
Несмотря на продолжающийся рост использования ископаемого топлива, наблюдается активное развитие возобновляемых источников энергии. Это создаёт конкуренцию и стимулирует инновации.
Вырастет экологическая ответственность
Уже сейчас в обществе растёт понимание того, что необходимо снижать экологический ущерб от использования ископаемого топлива. Это ведёт к внедрению более строгих экологических стандартов и норм, а также к изменению образа жизни многих людей.
Слушайте наш подкаст БУМ науки и смотрите ролики на YouTube-канале Creative Science Lab, чтобы узнавать всё самое интересное из мира науки и технологий!
Подписывайтесь на телеграм-канал Creative Science Lab — мы создаём БУМ науки и другие интересные проекты.
Проект реализуется при поддержке Президентского фонда культурных инициатив.
