EROEI как показатель эффективности добычи и производства энергоресурсов
А.Ф. САФРОНОВ,
чл.-корр. РАН, д.г.-м.н., профессор, председатель Якутского научного центра СО РАН, директор
Институт проблем нефти и газа СО РАН
a.f.safronov@prez.ysc.ru
А.Н. ГОЛОСКОКОВ,
научный сотрудник
Институт проблем нефти и газа СО РАН
В настоящее время производство нефти в мире находится на уровне 85 млн барр/день и по заявлению экспертов это близко к максимуму возможностей добычи. Тенденции таковы, что в дальнейшем, по мере исчерпания запасов легкодоступной нефти, будет увеличиваться в добыче доля трудноизвлекаемой нефти.
EROEI AS EFFICIENCY INDEX OF ENERGY RECOURSES RECOVERY AND PRODUCTION
A. SAFRONOV, A. GOLOSKOKOV
Institute of problems of oil and gas RAS Siberian branch
At present world oil recovery is about 85 million barrels, and by the experts opinion it is near maximum of recovery possibilities. In the future, as reserves of «easy» oil will run out, the share of «heavy» oil in world oil recovery will increase.
Keywords: oil peak, renewable energy, nontraditional oil, EROEI
В настоящее время формируются долгосрочные программы поиска и добычи нефти и газа с шельфа арктических морей. В Европе активно развиваются программы альтернативной энергетики, к примеру в 2008 г была принята к реализации программа «20-20-20». Начиная с 2003 г. в мире фиксируется увеличение объемов производства биотоплива. Но насколько альтернативные источники энергии эффективны по сравнению с традиционными нефтью и газом? Частично на этот вопрос можно ответить, рассчитав показатель EROEI для каждого источника.
Использование относительно доступной, эффективной и дешевой энергии нефти и газа способствовало бурному развитию всей нашей цивилизации в XX веке [1, 2, 3]. На протяжении всего прошлого века потребление нефти и газа увеличивалось от десятилетия к десятилетию, давая возможность бурного экономического развития. По прогнозам потребность в первичных энергоресурсах в 2030 г достигнет 17,7 млрд тонн в нефтяном эквиваленте [4]. Спрос на нефть может достигнуть 116 млн баррелей в день в 2030 г.
Наиболее быстрыми темпами ожидается развитие Азиатско-Тихоокеанского энергетического рынка, что связано, прежде всего, с экстенсивным ростом энергопотребления, продолжающегося возрастания населения, развития систем и средств транспорта, энергоемких отраслей промышленности [2, 5]. В то время как энергопотребление на Северо-Аме-риканском рынке будет расти медленными темпами, на Европейском континенте прогнозируется стагнация этого показателя [6].
Тема «пика добычи нефти» все чаще обсуждается в мировой геологической и экономической науке. К примеру, на прошедшем в этом году экономическом форуме в Давосе председатель совета директоров Total Тьерри Демаре говорил о том, что «производство нефти в мире не превысит 95 миллионов баррелей в день» и «пик добычи нефти - это по-прежнему проблема, пик будет достигнут в течение 10 лет, но не сегодня» [3]. В отчете английской рабочей группы по исследованию проблемы пика добычи нефти и энергетичес-
кой безопасности также говорится, что дальнейшее наращивание добычи нефти выше отметки 90 - 95 млн барр. в день является сложной задачей, а пик добычи «ожидается в течение ближайших лет» [7]. В опубликованной в феврале 2010 г. статье группа кувейтских ученых, основываясь на усовершенствованной модели Хабберта, делает вывод, что пик добычи нефти будет пройден в 2014 г [8]. Здесь следует сказать, что важна не конкретная дата, а общая тенденция ожидаемого падения объемов добычи нефти в ближайшем будущем. Так, существует проблема структуры разведанных запасов нефти в России - в текущих разведанных запасах нефти доля трудно-извлекаемой нефти приближается к 60%. Трудноизвлекаемыми эти нефти являются или по условиям залегания, или по качеству сырья. К этой категории, видимо, следует отнести и большую часть запасов нефти в подгазовых залежах. Если к этому еще добавить выход с добычей в малоосвоенные районы со сложными климатическими условиями и практическим отсутствием хозяйственно-транспортной инфраструктуры, то добыча может оказаться на грани экономической эффективности. В определенной степени это и мировая проблема. В связи с этим возрастает добыча тяжелой (высоковязкой) нефти. Так, в 2005 г было добыто 42,5 млн тонн тяжелой и сверхтяжелой нефти, а по прогнозу к 2015 г добыча может достигнуть 200 млн тонн. Также перспективны производства возобновляемых энергоресурсов, среди которых, например, производство биоэтанола и биодизеля. Исходя из климатических условий России и того, что большая часть ее территории находится в зоне рискованного земледелия, у нас для производства биотоплива следует ориентироваться на солому и отходы древесного производства. Следует иметь в виду, к примеру также и то, что биодизель вряд ли получит широкое распространение в России - необходимы подогрев топлива в холодное время и ограниченный срок хранения (3 месяца). Но насколько новые технологии эффективны по сравнению с добычей традиционных энергоресурсов?
Известно, что в зависимости от геологического строения месторождения, Т-Р условий нахождения, качества нефти, климатических условий, состояния хозяйственной и транспортной инфраструктуры будет зависеть себестоимость добычи. Чем сложнее условия -тем выше себестоимость добычи, вплоть до того уровня, когда вести добычу нецелесообразно. Но вопрос следует задать не только для денежного выражения себестоимости, ведь в конечном итоге обществу необходима энергия, получаемая из нефти и газа, а не деньги. Энергия является двигателем развития общества, тогда как деньги - это всего лишь средство, абстракция, необходимая для удобного обмена товарами и энергией между юридическими и физическими субъектами. Поэтому также важнейшей характеристикой добычи является энергетическая себестоимость. Тогда наряду с важным вопросом, каким общим объемом запасов нефти и газа мы располагаем, мы должны задать второй вопрос, какой объем энергоресурсов мы можем добыть с необходимой для нас энергетической эффективностью. То же самое относится и к производству возобновляемых энергоресурсов: каков возможный объем производства и насколько производство энергетически эффективно. Забегая вперед, следует сказать, что в случае с возобновляемой энергетикой этот вопрос особенно актуален. Традиционные нефть и газ в этом смысле являются уникальными энергоресурсами: при относительно низких затратах на добычу общество получает огромное количество энергии. Соотношение добытой энергии и затраченной было настолько велико, что на этот аспект обращалось мало внимания. И этот вопрос в случае разработки месторождений тяжелой и сверхтяжелой нефти, сланцевого газа требует особого внимания. Здесь надо отметить, что отнесение сланцевого газа к категории нетрадиционного вряд ли верно, скорее всего, в этом случае надо говорить о природном газе в нетрадиционном коллекторе. И «сланцевый бум», особенно в Европе, в значительной степени подогревается политическими мотивами.
Известно, что любое производство должно приносить доход: выручка от деятельности должна быть больше, чем полная себестоимость. Процентное отношение этой разности называется «рентабельность». Применительно к производству энергоресурсов помимо денежного дохода производство должно быть выгодно энергетически, это очевидно: затраты энергии на добычу, транспорт и переработку сырья должны быть меньше энергии, получаемой от добытых ресурсов. Это можно назвать «энергетической рентабельностью», или EROEI (Energy return on energy invested). Впервые эту идею предложил в 70-х годах прошлого века американский ученый-биолог Чарльз Холл, когда проводил исследования миграции рыб [9]. Тогда он сформулировал утверждение, что «хищник не может тратить больше энергии, чем он получает в результате охоты». Далее он перенес эту идею на добычу нефти.
FROFI =
Энергия полученная
энергия, затраченная на добычу (производство).
Когда EROEI = 1 - это означает, что на одну единицу полученной энергии из добытого сырья на его добычу пришлось затратить количество энергии, равное полученной, т. е. производство энергии состоялось с нулевым результатом и является по сути бессмысленным. Когда значение меньше единицы - это значит, что добыча энергоресурсов является энергетически убыточной и потому неприемлемой. Когда
Рис. 1. Схема расчета ЕВДЕ1
значение больше единицы - это значит, что производство энергии приносит дополнительную, «прибыльную», энергию.
Схематично это можно представить следующим образом (рис. 1). На первом этапе энергетические затраты связаны с необходимостью создать нужные условия, построить капитальные объекты, пробурить скважины, создать транспортную инфраструктуру и так далее. После того как сделаны все необходимые капитальные работы, на втором этапе начинается непосредственно добыча энергоресурсов. На этом этапе энергетические затраты связаны с обеспечением текущей деятельности, а также дополнительными капитальными работами: бурение эксплуатационных скважин, расширение производственных мощностей и т. д. На третьем этапе, когда запасы месторождения исчерпаны, энергетические затраты связаны с ликвидационной деятельностью. Как видно, здесь прямая аналогия с общеизвестной концепцией денежных потоков.
Таким образом, EROEI является важной характеристикой производства энергоресурсов (или в общем случае просто энергии). Очевидно, что чем выше EROEI, тем эффективнее производство. Это относится как к добыче традиционных энергоресурсов, так и к производству возобновляемых. Представляется очевидным, что для наибольшей общественной выгоды, при прочих равных условиях, выбор следует делать в пользу тех направлений энергетики, где EROEI выше. При этом следует учитывать, что производство энергоресурсов характеризуются не только EROEI, важными характеристиками также являются масштабируемость производства, энергетическая плотность на единицу объема и массы, легкость в транспортировке и хранении, безопасность в применении, воздействие на окружающую среду, а также, разумеется, денежная себестоимость.
Важной задачей в нефтег
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.