Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Давление газа в бытовой сети россии: Классификация природного газа по давлению

Содержание

Классификация природного газа по давлению

Единица измеренияНизкое давление газаСреднее давление газаВысокое давление газа II категорииВысокое давление газа I категории
1 МПа

до 0,005

от 0,005 до 0,3

от 0,3 до 0,6

от 0,6 до 1,2

1 кПа

до 5

от 5 до 300

от 300 до 600

от 600 до 1200

1 мбар

до 50

от 50 до 3000

от 3000 до 6000

от 6000 до 12000

1 бар

до 0,05

от 0,05 до 3

от 3 до 6

от 6 до 12

1 атм

до 0,049

от 0,049 до 2,960

от 2,960 до 5,921

от 5,921 до 11,843

1 кгс/см2

до 0,050

от 0,050 до 3,059

от 3,059 до 6,118

от 6,118 до 12,236

1 н/м2 (Па)

до 5000

от 5000 до 300000

от 300000 до 600000

от 600000 до 1200000

1 мм. вод. ст.

до 509,858

от 509,585 до 30591,48

от 30591,48 до 61182,96

от 61182,96 до 122365,92

Газопровод — это основа газовых сетей. Классифицировать газопроводы принято по давлению:

  • газопроводы низкого давления служат для снабжения отоплением обыкновенных граждан, небольших газовых котельных, некрупных предприятий; давления газа в них составляет до до 5кПа;
  • газопроводы среднего давления до 0,3МПа;
  • газопроводы высокого давления до 1,2МПа, которые, в свою очередь, подразделяются на I, II и III категории.

Тогда как газопроводы низкого давления служат для работы в небольших газовых котельных, газопроводы среднего и высокого давления обеспечивают теплом и горячим водоснабжением различные коммунальные и промышленные предприятия. Обычно они работают через газорегуляторные установки.

Газоснабжение осуществляется при помощи разных систем, многоступенчатых и одноступенчатых. Обычно в небольших населённых пунктах предпочтение отдаётся двухступенчатому газопроводу, а в больших городах применяются, по большей части, многоступенчатые газопроводы высокого давления. Совсем крупные потребители газа имеют возможность подключиться к ТЭЦ с помощью газорегуляторной установки или напрямую к магистрали.

Кроме того, газопроводы разного давления делятся на наземные (или наводные) и подземные (или подводные).

Таблицы в картинках

Приведенные ниже картинки вы можете сохранить к себе для личного пользования.

Для расчёта стоимости котельной, пожалуйста,
заполните опросный лист на котельную.
Опросный лист можно заполнить в онлайн-режиме или скачать.

По всем возникшим вопросам:
телефон: 8 (906) 700-40-55
электронная почта: [email protected]

Вас также может заинтересовать

Тушение пожаров в котельных

В соответствии с регуляционными документами, ответственным за ликвидацию любых аварий и тушение пожаров в котельной является лицо, отвечающее за газовое хозяйство предприятия. Он же разрабатывает план ликвидация аварии, который согласовывается со всем руководством и с пожарной службой, а утверждает главный инженер.

Как снизить шумность котельной: на этапе проектирования и специальными средствами

Котельные издают много шума. В них имеется множество элементов, которые издают звуки: это насосы, вентиляторы, помпы и другие механизмы. В принципе, работа в промышленности, с промышленным оборудованием, так или иначе вынуждает специалиста сталкиваться с шумом, и возможности сделать агрегаты полностью беззвучными пока нет. Но можно сделать их в значительной степени менее громкими.

Диспетчеризация котельных

Безопасность — одно из ключевых требований к котельной. Являясь потенциально опасным оборудованием, котлы и смежные устройства требуют к себе пристального внимания и тщательного отслеживания работы.

Котельные на сжиженном газе: доступное решение для автономного отопления

Природный газ — один из самых доступных, экономичных и экологически чистых видов топлива в нашей стране; неудивительно, что именно он используется в подавляющем большинстве котельных. Впрочем, всегда остаются удаленные от основных газовых магистралей поселки, которых тоже нужно отапливать. Некоторые полагают, что автономные котельные могут работать только, твердом/жидком топливе и электричестве, но спешим вас порадовать: существуют автономные котельные на сжиженном газе.

Преимущества котельной тепловой станции

Все чаще жители нашей страны обращаются к автономным источникам тепловой энергии. Причины — как в дороговизне топлива, так и в невозможности подключиться к централизованным сетям, а также в изношенности государственного оборудования и его низком КПД.

Повышенное давление газа в квартире

По различным магистралям газ транспортируется под разным давлением, которое определяется характеристиками системы и нуждами потребителей. Для частных и многоквартирных домов государством утверждены специальные нормы. Соблюдение параметров обеспечивает надежное функционирование всех элементов в системе газоснабжения.

Природный газ и его перемещения по газопроводу

Природный газ – это ценное ископаемое, которое добывается под землей.

К потребителям этот ресурс доходит в виде очищенного топлива. Состав природного газа отличается, но основу составляет метан (больше 80 %). Остальные элементы загрязняют трубы и приводят к разрушению магистралей.

Природное ископаемое не имеет запаха, поэтому узнать об утечке практически нереально. Для обеспечения безопасности к топливу добавляют разные примеси, придающие газу специфический аромат.

В центральной магистрали обычно наблюдается высокое давление – в среднем 11,8 МПа. Такой показатель не подходит для труб в частных домах и квартирах, поэтому газ сначала попадает в распределительную станцию. Дальше топливо направляется в пункты газорегулятора, и только потом попадает к пользователям.

Виды магистралей разного назначения

Для разных газопроводов отведена конкретная сфера применения. Подводить газ к жилым домам от центральной магистрали опасно и нецелесообразно, так как перед каждым газовым прибором придется монтировать редукционную технику. К потребителям топливо должно поступать по трубам с низким давлением, что гарантирует безопасность на бытовом уровне.

Читайте также по теме: Газопроводы высокого, среднего и низкого давления и Какие существуют виды давления

Классификация газовых сетей по рабочему давлению

Для обеспечения газом жилые дома и предприятия разработана масштабная сеть. Для ее безопасного функционирования на каждом участке устанавливается разное рабочее давление.

Категории газовых трубопроводов
  • Магистральные сети, которые доставляют газ в больших объемах к станциям распределения. Здесь используется наиболее высокие показатели, достигающее 12 атмосфер.
  • Трубы для транспортировки топлива в котельные и магистральную разводку. Для этого используются параметры 3-6 атмосфер.
  • Коммуникации, поставляющие топливо промышленным организациям и станциям, обеспечивающим отопление домов. Давление в такой сети среднее – до 3 атмосфер.
  • Трубы, доставляющие газ в жилые дома. Обычно параметры не превышают 0,05 атмосфер.

При поломках система не может подавать газ под нужным давлением, что приводит к аварийным ситуациям и нарушениям работы отопительного оборудования.

Разновидности прокладки газовых сетей

Трубы прокладываются разными способами. Чаще всего используется кольцевой или тупиковый метод. При первом варианте топливо подается к жильцам с двух сторон, тем самым замыкая кольцо. Тупиковый способ подразумевает одностороннюю подачу газа.

Оптимальное давление для домашних трубопроводов

Газопроводы в зависимости от места монтажа классифицируются на наземные, подземные, наводные и подводные. Их назначение – транспортировка топлива с места добычи к конечному пользователю.

Газ подается под определенным давлением. Параметр зависит от участка газопровода.

Наиболее высокое давление природного газа наблюдается в центральных магистралях. Самые низкие показатели применяются при доставке топлива непосредственно в жилище потребителя. Параметры обычно не превышают 0,5 кгс/см2.

Распределительное оборудование и настройка

Для соединения труб с разным давлением газа в сети применяют специальные регуляторы. Для этого в газорегуляторных пунктах находятся уникальные агрегаты, предназначены для управления потоками газа, определяя их дальнейшее направление.

Разновидности оборудования для настройки оптимальных показателей:

  • Редукционные установки, уменьшающие показатели.
  • Коммутационные аппараты, распределяющие топливо по отдельным квартирам и другим магистралям.
  • Параметры системы контролируют различные датчики – манометры, счетчики, прочее.
  • Для очищения газа предусмотрено фильтрационное оборудование.

Современные системы функционируют на автоматическом управлении, что позволяет упростить регулировку параметров. Также удается обезопасить газовые магистрали и приборы, которые подключаются к ним.

Категории давления

Выделяют 4 категории давления бытового газа: низкое, среднее, высокое и очень высокое. Для первого варианта характерны показатели, которые не превышают 0,05 атмосфер. Норма среднего – 0,5-3 атмосферы. В газопроводах высокого давления параметры составляют 3-6 атмосфер, а очень высокого – 6-12 атмосфер.

Правильный выбор давления – среднее или низкое

Оптимальное давление газа в газопроводе дома должно находиться в пределах 0,05 атмосфер. Эти показатели обеспечивают надежное функционирование газового оборудования в квартире и частном доме. Государственные стандарты допускают небольшое отклонение, но оно не должно превышать 0,005 кг/см2.

Недостаточное давление становится причиной перебоев с подачей топлива в многоэтажных домах. Чем больше потребителей, тем выше потребности в использовании топлива. В зимнее время расход газа значительно увеличивается, ведь требуется обогреть квартиры.

В частных домах перебои в работе сети возникают из-за характеристик газовых приборов. Для нормального функционирования котлов должно соблюдаться определенное давление в трубах. Если показатели слишком низкие, то работы приборов постепенно ухудшается. Чтобы предотвратить поломки устанавливают насосы для повышения давления газа.

Высокие показатели могут спровоцировать серьезные аварии, в результате которых могут погибнуть люди. Для предотвращения проблемных ситуаций монтируются системы распределения. Их основная цель – поддержание оптимальных показателей в сети, основываясь на сезоне года.

Подвод газа к жилым домам

В загородных домах применяется природный газ, который проходит предварительную очистку. Топливо подается по трубам под давлением не больше 0,05 атмосфер. Показатель качества газа, добытого из недр земли – количество метана. Обычно в природном ресурсе его больше 80 %. Чтобы придать газу запаха добавляют одоранты – специальные добавки, помогающие своевременно выявить утечку газа. Если говорить об автономной системе газификации, то газ в дом подается через специальные емкости (газгольдеры).

Читайте по теме больше: Что такое газгольдер и Какой расход сжиженного газа при пользовании газгольдером

Параметры для многоэтажных домов в больших городах

Для всех жилых домов, в том числе городских квартир, используется давление четвертой категории – 0,05 атмосфер. Если показатели будут выше, то оборудование может просто взорваться из-за перенапряжения. Низкое — не удовлетворит потребности жильцов, из-за чего газовое оборудование выйдет из строя.

Почему отключают подачу топлива

Поломки в системе газопровода случаются крайне редко. Ремонт должен выполнять специалист с большим опытом и необходимыми для работы инструментами. Чтобы устранить поломку, сначала требуется перекрыть подачу газа. Намного проще обесточить сеть в частном секторе, так как в многоквартирном доме такой процесс принесет массу неудобств всем жителям многоэтажки.

Чаще всего газ отключают, когда требуется заменить какие-либо элементы системы. Трубы обесточиваются, когда требуется их обрезать. Для замены конкретного прибора или устранения поломки требуется предварительно проконсультироваться со специалистом.

Читайте так же по теме: Расход газа при отоплении частного дома и Как экономить при газовом отоплении

Устройство газопроводов низкого и среднего давления. Общие сведения

Для подачи газа от групповых установок служат стальные газопроводы, укладываемые подземно и рассчитанные на давление чистого газа 3-5 кПа, а газовоздушных смесей — 1,5-3 кПа.

Подземные газопроводы. Трассировка газопроводов по территории населенных пунктов, внутри кварталов или дворов должна обеспечивать наименьшую протяженность газопроводов и ответвлений от них к жилым зданиям, а также максимальное удаление от надземных строений (в особенности имеющих подвалы) и ненапорных подземных коммуникаций (канализационных труб, каналов для теплопроводов и других емкостей, по которым может распространиться газ). Трассировка газопроводов по незастроенным территориям должна производиться с учетом планировки будущей их застройки.

В соответствии с требованиями действующих «Правил безопасности в газовом хозяйстве» Госгортехнадзора РФ, расстояния по горизонтали между газопроводами низкого давления (до 5 кПа) и другими сооружениями в свету должны быть не менее (м):

  • до фундамента зданий и сооружений, путепроводов и тоннелей —2;
  • опор наружного освещения, контактной сети и связи — 1;
  • оси крайнего пути железнодорожной колеи 1520 мм — 3,8;
  • оси крайнего пути трамвая—2,8;
  • бортового камня улицы, дороги — 1,5;
  • наружной бровки кювета или до подошвы насыпи улицы, дороги — 1;
  • фундаментов опор воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ и наружного освещения — 1, свыше 1 до 35 кВ — 5, и выше — 6;
  • стволов деревьев — 1,5;
  • кустарников — не нормируется.

При прокладке газопроводов между зданиями и под арками зданий, а также на отдельных участках трассы, где приведенные расстояния не могут быть выдержаны, допускается их уменьшать до значений, обеспечивающих сохранность всех подземных сооружений при строительстве и ремонте каждого из них. При необходимости уменьшения расстояния применяются длинномерные бесшовные трубы с увеличенной толщиной стенок; используются гнутые отводы; сварные стыки проверяются физическими методами контроля; трубы защищаются от коррозии весьма усиленной изоляцией.

Минимальные расстояния в плане между инженерными подземными сетями по горизонтали в свету должны быть не менее (м):

  • до водопровода — 1;
  • бытовой канализации — 1;
  • дренажной и дождевой канализации — 1;
  • газопроводов низкого, среднего, высокого давления &

Использование газа в транспортных средствах

ООО «Газпром газомоторное топливо» — компания-оператор, специализирующаяся на расширении использования природного газа в качестве моторного топлива

Фоторепортаж

До Черного моря за 500 рублей

Видео

Инфографика

Стратегия

Производство и реализация сжатого и сжиженного природного газа в качестве моторного топлива входит в число приоритетных задач Газпрома.Специализированная компания «Газпром газомоторное топливо» была создана в рамках планомерной работы по развитию рынка газомоторных транспортных средств.

Исключительно экономичный и экологичный

Природный газ — самый экономичный, экологичный и безопасный вид топлива на сегодняшний день. По сути, это готовое к употреблению автомобильное топливо, что делает его намного дешевле бензина и дизельного топлива. Кроме того, двигатели автомобилей, работающих на газе, соответствуют самым высоким стандартам выбросов Евро 5 и Евро 6.По классификации МЧС России природный газ относится к категории наименее опасных горючих веществ.

Что такое сжатый (сжатый) природный газ

Что такое сжиженный природный газ

В качестве автомобильного топлива используется два вида природного газа: сжатый природный газ (КПГ) и сжиженный природный газ (СПГ).

Целевые сегменты рынка топлива следующие:

  • КПГ — легковой и легкогрузовой транспорт, легковые автомобили и коммунальная техника;
  • СПГ — линейные вагоны, железнодорожный и водный транспорт, карьерная техника и сельхозтехника.

Рынок газомоторного топлива в России

Использование природного газа в качестве моторного топлива в России неуклонно растет.

Российский рынок газомоторного топлива имеет значительную емкость для роста, чему способствуют:

  • огромные запасы природного газа и развитая газораспределительная сеть, обеспечивающая надежные поставки газа в качестве моторного топлива в долгосрочной перспективе;
  • внедрение энергоэффективных видов топлива на транспорте, в том числе путем перевода легковых и коммунальных автомобилей на природный газ в городах с населением более 100 000 человек;
  • растущий ассортимент оборудования, работающего на природном газе, и расширяющаяся газовая инфраструктура;
  • низкая цена на природный газ по сравнению с обычным автомобильным топливом.

По состоянию на 31 декабря 2019 г. в России находилось 299 действующих АГНКС, принадлежащих Группе Газпром, из которых 239 эксплуатировались ООО «Газпром газомоторное топливо», а 60 — дочерними обществами Газпрома.

В 2019 году Газпром реализовал через свою газозаправочную сеть 779,2 млн куб. М КПГ.

Развитие газомоторной инфраструктуры

Стратегический подход к созданию розничной сети АЗС в России предполагает расширение газомоторной инфраструктуры в 60 субъектов Российской Федерации.

Совместно с Федеральным дорожным агентством разработан Генеральный план газозаправочной инфраструктуры федеральных дорог. Схема предусматривает создание к 2030 году базовой сети из 181 объекта и создание так называемых газомоторных коридоров на ключевых существующих и планируемых магистралях по всей России.

В 2019 году завершено строительство 23 АГНКС, трех площадок для мобильных автозаправщиков и одной криогенной АЗС (с точкой заправки СПГ и заправкой КПГ). Две АГНКС были приобретены у лиц, не входящих в Группу Газпром.

Ведутся работы по созданию инфраструктуры производства и утилизации СПГ для рынка газомоторного топлива. Кроме того, «Газпром» утвердил Программу развития малотоннажного производства и использования СПГ на 2016–2032 годы.

Зарубежные рынки газомоторного топлива

Рост использования природного газа в дорожном и водном транспорте также является приоритетным направлением деятельности «Газпрома» на зарубежных рынках.

В Европе Газпром осуществляет деятельность на газомоторном топливе в Германии, Чехии и Польше через Gazprom NGV Europe, а также через NIS, которая аффилирована с Группой Газпром нефть и продает КПГ в Сербии.

В 2019 году у Газпрома было 68 АГНКС в странах Европы. Продажи КПГ и СПГ в Европе через АЗС, принадлежащие Группе Газпром, в этом году составили 13,8 млн куб. М.

Группа Газпром также реализует КПГ на АГНКС, расположенных в Армении, Беларуси и Кыргызстане. В 2019 году объем продаж составил 55,4 млн куб.

Совместные усилия по развитию рынка газомоторного топлива предпринимаются с партнерами из Китая, Германии, Венгрии, Казахстана, Республики Корея и Вьетнама.

»Хранение природного газа NaturalGas.org

Хранение природного газа

Природный газ, как и большинство других товаров, может храниться в течение неопределенного периода времени. Разведка, добыча и транспортировка природного газа требуют времени, а природный газ, который достигает места назначения, не всегда нужен сразу, поэтому он закачивается в подземные хранилища. Эти хранилища могут быть расположены рядом с рыночными центрами, которые не имеют готовых запасов местного природного газа.

Природный газ традиционно использовался в качестве сезонного топлива. То есть зимой спрос на природный газ обычно выше, отчасти потому, что он используется для отопления жилых и коммерческих помещений. Сохраненный природный газ играет жизненно важную роль в обеспечении того, чтобы любые избыточные поставки, поставляемые в летние месяцы, были доступны для удовлетворения возросшего спроса в зимние месяцы.

Однако, учитывая недавнюю тенденцию к производству электроэнергии на природном газе, спрос на природный газ в летние месяцы сейчас растет (из-за спроса на электроэнергию для кондиционирования воздуха и т.п.).Хранящийся в хранилище природный газ также служит страховкой от любых непредвиденных происшествий, стихийных бедствий или других событий, которые могут повлиять на производство или доставку природного газа.

Хранение природного газа играет жизненно важную роль в поддержании надежности поставок, необходимых для удовлетворения потребностей потребителей. Исторически, когда природный газ был регулируемым товаром, хранение было частью связанного продукта, продаваемого по трубопроводам распределительным предприятиям. Все изменилось в 1992 году с введением в действие приказа № 636 Федеральной комиссии по регулированию энергетики (FERC), который открыл рынок природного газа для дерегулирования.По сути, это означало, что там, где хранилище природного газа требовалось до приказа 636 для эксплуатационных требований трубопроводов и удовлетворения потребностей коммунальных служб, теперь оно доступно любому, кто ищет хранилище для коммерческих целей или эксплуатационных требований.

Раньше хранилище служило только буфером между транспортировкой и распределением, чтобы гарантировать наличие достаточных запасов природного газа на случай сезонных изменений спроса и неожиданных скачков спроса. Теперь, помимо решения этих задач, хранилище природного газа также используется участниками отрасли в коммерческих целях; например, хранение газа при низких ценах и его изъятие и продажа при высоких ценах.Назначение и использование хранилища были тесно связаны с нормативной средой того времени. Чтобы узнать больше об истории регулирования и текущей нормативной среде, в том числе о влиянии на хранение природного газа, щелкните здесь.

По данным Управления энергетической информации (EIA), по состоянию на 2000 год в Соединенных Штатах было 3,899 триллиона кубических футов (триллионов кубических футов) рабочих газовых хранилищ. Чтобы узнать больше о текущем использовании хранилища, включая статистику и прогнозы, касающиеся хранения природного газа, щелкните здесь.

Базовая нагрузка по сравнению с пиковой нагрузкой Хранение

Существует два основных вида использования природного газа в хранилищах: выполнение требований базовой нагрузки и выполнение требований пиковой нагрузки. Как уже упоминалось, хранение природного газа необходимо по двум причинам: удовлетворение сезонного спроса и страхование от непредвиденных сбоев в поставках. Емкость хранилища базовой нагрузки используется для удовлетворения сезонного увеличения спроса. Объекты с базовой нагрузкой способны хранить достаточно природного газа для удовлетворения долгосрочных сезонных потребностей.Обычно оборот природного газа на этих объектах составляет год; природный газ обычно закачивается летом (не отопительный сезон), который обычно длится с апреля по октябрь, и забирается зимой (отопительный сезон), обычно с ноября по март. Эти резервуары больше по размеру, но скорость их доставки относительно низкая, а это означает, что объем природного газа, который можно добывать каждый день, ограничен. Вместо этого эти объекты обеспечивают длительную и стабильную подачу природного газа. Истощенные газовые резервуары являются наиболее распространенным типом хранилищ базовой нагрузки.

Хранилища пиковой нагрузки, с другой стороны, спроектированы так, чтобы обеспечивать высокую производительность в течение коротких периодов времени, что означает, что природный газ может быть быстро изъят из хранилища в случае необходимости. Объекты пиковой нагрузки предназначены для удовлетворения внезапного краткосрочного увеличения спроса. Эти объекты не могут вместить столько природного газа, сколько объекты базовой нагрузки; однако они могут доставлять меньшие количества газа быстрее, а также могут пополняться за более короткое время, чем установки с базовой нагрузкой.В то время как объекты базовой нагрузки имеют длительные сезоны закачки и отбора, перекачивая природный газ на объекте примерно один раз в год, объекты пиковой нагрузки могут иметь скорость оборота всего за несколько дней или недель. Соляные пещеры являются наиболее распространенным типом хранилищ пиковой нагрузки, хотя водоносные горизонты также могут использоваться для удовлетворения этих требований.

Природный газ обычно хранится под землей, в крупных резервуарах. Существует три основных типа подземных хранилищ: истощенные газовые резервуары, водоносные горизонты и соляные пещеры.Однако в дополнение к подземному хранению природный газ может храниться в виде сжиженного природного газа (СПГ). СПГ позволяет транспортировать и хранить природный газ в жидкой форме, что означает, что он занимает гораздо меньше места, чем газообразный природный газ. Чтобы узнать больше о СПГ, щелкните здесь.

Типы подземных хранилищ

Подземные хранилища природного газа стали популярными вскоре после Второй мировой войны. В то время представители газовой отрасли отметили, что сезонный рост спроса невозможно удовлетворить только за счет доставки по трубопроводу.Чтобы удовлетворить сезонный рост спроса, производительность трубопроводов (и, следовательно, их размер) должна быть значительно увеличена. Однако технология, необходимая для строительства таких крупных трубопроводов в регионы-потребители, в то время была недостижимой и невозможной. Единственным вариантом для удовлетворения сезонного роста спроса были подземные хранилища.

Объем рабочего газа по типу хранения
Источник: EIA — «Хранение природного газа в США в 2001 году»

Как уже упоминалось, существует три основных типа подземных хранилищ природного газа. Ниже приведены конкретные характеристики истощенных водохранилищ, водоносных горизонтов и соляных каверн. По сути, любое подземное хранилище перед закачкой восстанавливается, чтобы создать своего рода резервуар для хранения под землей. Природный газ закачивается в пласт, повышая давление по мере добавления природного газа. В этом смысле подземный пласт становится своего рода резервуаром для природного газа под давлением. Как и в случае с недавно пробуренными скважинами, чем выше давление в хранилище, тем легче будет добывать газ.Как только давление упадет ниже устья скважины, не останется никакого перепада давления, чтобы вытолкнуть природный газ из хранилища. Это означает, что в любом подземном хранилище есть определенное количество газа, которое никогда не будет извлечено. Это известно как физически неизвлекаемый газ; он постоянно встроен в пласт.

Ежедневная доставка в зависимости от типа хранения
Источник: EIA — «Хранение природного газа в США в 2001 году»

Помимо этого физически неизвлекаемого газа подземные хранилища содержат так называемый «базовый газ» или «буферный газ». Это объем газа, который должен оставаться в хранилище, чтобы обеспечить необходимое давление для извлечения оставшегося газа. При нормальной работе хранилища этот буферный газ остается под землей; однако часть его может быть извлечена с помощью специального компрессорного оборудования на устье скважины.

«Рабочий газ» — это объем природного газа в резервуаре хранения, который может быть извлечен во время нормальной эксплуатации хранилища. Это природный газ, который хранится и забирается; Под вместимостью хранилищ обычно понимается их рабочий объем газа.В начале цикла отбора давление внутри хранилища максимально; это означает, что рабочий газ можно отводить с высокой скоростью. По мере того, как объем газа внутри хранилища падает, давление (и, следовательно, доставляемость) в хранилище также уменьшается. Периодически операторы подземных хранилищ могут реклассифицировать части рабочего газа в качестве базового газа после оценки работы своих объектов.

Представленные графики показывают производительность и производительность хранилищ природного газа в США. S. по состоянию на 2001 год. Видно, что истощенные резервуары составляют большую часть мощности и производительности рабочего газа. Однако о высокой производительности соляных каверн свидетельствует высокая суточная производительность по отношению к мощности рабочего газа.

Резервуары истощенного газа

Первый случай успешного подземного хранения природного газа произошел в округе Веланд, Онтарио, Канада, в 1915 году. В этом хранилище использовалась истощенная скважина с природным газом, которая была преобразована в месторождение для хранения.В Соединенных Штатах первое хранилище было построено к югу от Буффало, штат Нью-Йорк. К 1930 году в шести разных штатах было девять хранилищ. До 1950 года практически все хранилища природного газа находились в истощенных резервуарах.

Самая известная и распространенная форма подземных хранилищ состоит из истощенных газовых резервуаров. Истощенные резервуары — это те пласты, которые уже получили весь свой извлекаемый природный газ. Это оставляет подземное образование, геологически способное удерживать природный газ.Кроме того, использование уже разработанного резервуара для хранения позволяет использовать оборудование для добычи и распределения, оставшееся с того времени, когда месторождение было продуктивным. Наличие этой сети добычи снижает затраты на преобразование истощенного резервуара в хранилище. Истощенные резервуары привлекательны еще и тем, что их геологические характеристики уже хорошо известны. Из трех типов подземных хранилищ истощенные резервуары в среднем являются самыми дешевыми и простыми в разработке, эксплуатации и обслуживании.

Факторы, определяющие, станет ли истощенный резервуар подходящим хранилищем, являются как географическими, так и геологическими. Географически истощенные водохранилища должны находиться относительно близко к потребляющим регионам. Они также должны быть рядом с транспортной инфраструктурой, включая магистральные трубопроводы и системы распределения. Хотя в США много истощенных резервуаров, их больше в добывающих регионах. В регионах, где нет истощенных водохранилищ, таких как верхняя часть Среднего Запада, требуется один из двух других вариантов хранения.

Геологически истощенные пласты-коллекторы должны иметь высокую проницаемость и пористость. Пористость пласта определяет количество природного газа, которое он может удерживать, в то время как его проницаемость определяет скорость, с которой природный газ проходит через пласт, что, в свою очередь, определяет скорость нагнетания и отвода рабочего газа. В некоторых случаях пласт можно стимулировать для увеличения проницаемости. Для получения информации о лечении скважин щелкните здесь.

Чтобы поддерживать давление в истощенных коллекторах, около 50 процентов природного газа в формации должно храниться в качестве буферного газа.Однако истощенные коллекторы, уже заполненные природным газом и углеводородами, не требуют закачки газа, который станет физически неизвлекаемым; этот газ уже существует в пласте.

Водоносные горизонты

Водоносные горизонты — это подземные пористые проницаемые горные породы, которые действуют как естественные водоемы. Однако в определенных ситуациях эти водосодержащие пласты могут быть восстановлены и использованы в качестве хранилищ природного газа. Поскольку их разработка обходится дороже, чем истощенные резервуары, эти типы хранилищ обычно используются только в тех областях, где поблизости нет истощенных резервуаров.Традиционно эти объекты эксплуатируются с одним зимним периодом отключения, хотя они также могут использоваться для удовлетворения требований пиковой нагрузки.

Водоносные горизонты являются наименее желательным и самым дорогим типом хранилищ природного газа по ряду причин. Во-первых, геологические характеристики пластов водоносных горизонтов не так хорошо изучены, как с истощенными коллекторами. Значительное количество времени и денег уходит на выяснение геологических характеристик водоносного горизонта и определение его пригодности в качестве хранилища природного газа.Необходимо провести сейсмические испытания, как это делается при разведке потенциальных пластов природного газа. Площадь пласта, состав и пористость самого пласта, а также существующее пластовое давление должны быть обнаружены до начала разработки пласта. Кроме того, емкость коллектора неизвестна и может быть определена только после дальнейшей разработки пласта.

Чтобы превратить природный водоносный горизонт в эффективное хранилище природного газа, необходимо также разработать всю сопутствующую инфраструктуру.Сюда входит установка скважин, оборудования для добычи, трубопроводов, оборудования для осушения и, возможно, компрессорного оборудования. Поскольку водоносные горизонты естественным образом заполнены водой, в некоторых случаях необходимо использовать мощное нагнетательное оборудование, чтобы обеспечить достаточное давление нагнетания для вытеснения остаточной воды и замены ее природным газом. В то время как природный газ, хранящийся в водоносных горизонтах, уже прошел всю его переработку, при добыче из водоносного водоносного пласта газ обычно требует дальнейшего обезвоживания перед транспортировкой, что требует специального оборудования рядом с устьем скважины. Пласты водоносных горизонтов не обладают такой же способностью удерживать природный газ, как истощенные резервуары. Это означает, что часть закачиваемого природного газа выходит из пласта, и его необходимо собирать и извлекать с помощью «коллекторных» скважин, специально предназначенных для сбора газа, который может выходить из пласта первичного водоносного горизонта.

В дополнение к этим соображениям, пластам водоносного горизонта обычно требуется гораздо больше «амортизирующего газа», чем истощенным коллекторам. Поскольку изначально в пласте нет природного газа, определенное количество закачиваемого природного газа в конечном итоге окажется физически неизвлекаемым.В пластах водоносного горизонта потребность в буферном газе может достигать 80 процентов от общего объема газа. Хотя можно добывать буферный газ из истощенных пластов, извлечение этого из пластов водоносного горизонта может иметь негативные последствия, включая повреждение пласта. Таким образом, большая часть амортизирующего газа, закачиваемого в любой пласт водоносного горизонта, может оставаться неизвлекаемой даже после закрытия хранилища. Большинство хранилищ водоносных горизонтов было построено, когда цена на природный газ была низкой, а это означает, что отказываться от этого буферного газа было не очень дорого.Однако при более высоких ценах разработка пластов водоносных горизонтов становится все более дорогостоящей.

Все эти факторы означают, что разработка водоносного горизонта в качестве хранилища может занять много времени и дорого. В некоторых случаях разработка водоносного горизонта может занять 4 года, что более чем в два раза превышает время, необходимое для разработки истощенных резервуаров в качестве хранилищ. Помимо увеличения времени и стоимости хранения водоносного горизонта, существуют также экологические ограничения на использование водоносных горизонтов в качестве хранилища природного газа.В начале 1980-х Агентство по охране окружающей среды (EPA) установило определенные правила и ограничения на использование водоносных горизонтов в качестве хранилищ природного газа. Эти ограничения предназначены для уменьшения возможности загрязнения пресной воды. Чтобы узнать больше о программе управления подземным впрыском в EPA, щелкните здесь.

Соляные пещеры

Подземные соляные образования предлагают еще один вариант для хранения природного газа. Эти пласты хорошо подходят для хранения природного газа в тех соляных кавернах, которые после их образования позволяют небольшому количеству закачиваемого природного газа выходить из пласта, если специально не извлекаются.Стены соляной пещеры также имеют конструкционную прочность стали, что делает ее очень устойчивой к разрушению резервуара в течение всего срока службы хранилища.

По сути, соляные каверны образованы из существующих солевых отложений. Эти подземные солевые отложения могут существовать в двух возможных формах: соляные купола и соляные пласты. Соляные купола — это толстые образования, созданные из естественных солевых отложений, которые со временем выщелачиваются через вышележащие осадочные слои, образуя большие структуры куполообразного типа.Они могут достигать мили в диаметре и 30 000 футов в высоту. Обычно соляные купола, используемые для хранения природного газа, находятся на глубине от 6000 до 1500 футов под поверхностью, хотя в определенных обстоятельствах они могут приближаться к поверхности. Соляные пласты представляют собой более мелкие и тонкие образования. Эти образования обычно не превышают 1000 футов в высоту. Поскольку соляные пласты представляют собой широкие и тонкие образования, после введения соляной каверны они более склонны к разрушению и могут быть более дорогостоящими в разработке, чем соляные купола.

После обнаружения подходящего соляного купола или залежи соляного пласта и признания его пригодным для хранения природного газа, необходимо разработать «соляную каверну» внутри формации. По сути, это заключается в использовании воды для растворения и извлечения определенного количества соли из месторождения, оставляя в пласте большое пустое пространство. Это достигается путем бурения скважины в пласт и циркуляции большого количества воды через законченную скважину. Эта вода растворяет часть соли в отложениях и циркулирует обратно в колодец, оставляя большое пустое пространство, которое раньше занимала соль.Этот процесс известен как «выщелачивание соляной каверны».

Выщелачивание соляных каверн используется для создания каверн в обоих типах солевых отложений и может быть довольно дорогостоящим. Однако, однажды созданная соляная пещера представляет собой подземное хранилище природного газа с очень высокой производительностью. Кроме того, требования к буферному газу являются самыми низкими из всех трех типов хранилищ, поскольку для соляных каверн требуется только около 33 процентов от общего объема газа для использования в качестве буферного газа.

Хранилища в соляных пещерах в основном расположены на побережье Мексиканского залива, а также в северных штатах и ​​лучше всего подходят для хранения при пиковых нагрузках.Соляные каверны, как правило, намного меньше истощенных газовых резервуаров и водоносных горизонтов, на самом деле подземные соляные каверны обычно занимают лишь одну сотую площади, занятой истощенным газовым резервуаром. Таким образом, соляные пещеры не могут удерживать объем газа, необходимый для удовлетворения требований к хранению базовой нагрузки. Однако производительность из соляных каверн обычно намного выше, чем для водоносных горизонтов или истощенных резервуаров. Поэтому природный газ, хранящийся в соляной пещере, может быть легче (и быстрее) извлечен, а каверны могут быть восполнены природным газом быстрее, чем в любом из других типов хранилищ.Более того, через соляные пещеры можно легко начать подачу газа всего за час, что полезно в чрезвычайных ситуациях или во время неожиданных краткосрочных скачков спроса. Соляные пещеры также можно пополнять быстрее, чем другие типы подземных хранилищ.

Расположение хранилищ природного газа

Подземные хранилища в США
Источник: EIA — Форма EIA-191, «Ежемесячный отчет о подземных хранилищах»

Хранилища наиболее сконцентрированы в потребляющем северо-восточном регионе страны, но их можно найти по всей стране. Чтобы ознакомиться со сводной информацией о хранилищах природного газа по штатам, щелкните здесь, чтобы увидеть статистику по хранению природного газа EIA.

Чтобы узнать больше о хранении природного газа в целом, щелкните здесь, чтобы посетить Институт газовой технологии.

Щелкните здесь, чтобы посетить веб-сайт Управления энергетической информации и просмотреть самые последние статистические данные и прогнозы, связанные с хранением природного газа.

Щелкните здесь, чтобы узнать о бизнес-аспектах хранения природного газа, включая ссылки на самую последнюю статистику по хранению, количество объектов и их мощность.

Теперь, когда мы обсудили хранение природного газа, щелкните здесь, чтобы узнать о системах распределения природного газа.

природного газа | Определение, открытие, запасы и факты

Природный газ , бесцветный легковоспламеняющийся газообразный углеводород, состоящий в основном из метана и этана. Это тип нефти, которая обычно встречается вместе с сырой нефтью. В качестве ископаемого топлива природный газ используется для производства электроэнергии, отопления и приготовления пищи, а также в качестве топлива для некоторых транспортных средств.Он важен в качестве химического сырья при производстве пластмасс и необходим для широкого спектра других химических продуктов, включая удобрения и красители.

The Troll Платформа для добычи природного газа в Северном море, в 80 км (50 милях) к северо-западу от Бергена, Норвегия. Тролль А, самая большая из когда-либо построенных передвижных конструкций, покоится на морском дне на глубине примерно 300 метров (990 футов) от поверхности и возвышается более чем на 100 метров (330 футов) над уровнем моря. Платформа регулирует добычу газа из 40 скважин, расположенных на морском дне.

Свинсто101

Британская викторина

Нефть и природный газ: факт или вымысел?

Неужели в мире осталось всего несколько миллионов баррелей нефти? Природный газ без запаха? В этой викторине по ископаемому топливу отсортируйте факты от вымысла.

Природный газ часто растворяется в нефти при высоком давлении, существующем в коллекторе, и может присутствовать в виде газовой шапки над нефтью.Во многих случаях именно давление природного газа, оказываемое на подземный нефтяной пласт, является движущей силой для выталкивания нефти на поверхность. Такой природный газ известен как попутный газ; он часто считается газовой фазой сырой нефти и обычно содержит легкие жидкости, такие как пропан и бутан. По этой причине попутный газ иногда называют «влажным газом». Есть также резервуары, которые содержат газ и не содержат нефти. Этот газ называется несвязанным газом. Неассоциированный газ, поступающий из резервуаров, не связанных ни с одним известным источником жидкой нефти, является «сухим газом».”

История использования

Открытие и раннее применение

Первые открытия выходов природного газа были сделаны в Иране между 6000 и 2000 годами до нашей эры. Многие ранние авторы описывали естественные утечки нефти на Ближнем Востоке, особенно в районе Баку, который сейчас является Азербайджаном. Утечки газа, вероятно, сперва воспламененные молнией, послужили топливом для «вечных огней» огнепоклонной религии древних персов.

Использование природного газа упоминалось в Китае около 900 г. до н. Э.Именно в Китае в 211 г. до н. Э. Была пробурена первая известная скважина для добычи природного газа на глубину 150 метров (500 футов). Китайцы пробурили свои скважины с бамбуковыми шестами и примитивными ударными долотами специально для поиска газа в известняках позднетриасовой эпохи (примерно 237–201,3 миллиона лет назад) в антиклинали (арке из слоистых пород) к западу от современный Чунцин. Газ сжигали, чтобы высушить каменную соль, обнаруженную в прослоях известняка. В конце концов, скважины были пробурены до глубины около 1000 метров (3300 футов), и к 1900 году в антиклинали было пробурено более 1100 скважин.

Получите эксклюзивный доступ к материалам нашего первого издания 1768 года с подпиской. Подпишитесь сегодня

Природный газ был неизвестен в Европе до его открытия в Англии в 1659 году, но даже тогда он не получил широкого распространения. Вместо этого газ, полученный из обугленного угля (известный как городской газ), стал основным топливом для освещения улиц и домов по всей Европе с 1790 года.

В Северной Америке первым промышленным применением нефтепродуктов стало использование природного газа из неглубокой скважины в Фредонии, штат Нью-Йорк, в 1821 году.Газ распределялся по малокалиберной свинцовой трубе потребителям для освещения и приготовления пищи.

Реконструкция газопроводов

На протяжении 19 века использование природного газа оставалось ограниченным, поскольку не было возможности транспортировать большие объемы газа на большие расстояния. Природный газ оставался в стороне от промышленного развития, в основе которого лежали в основном уголь и нефть. Важный прорыв в газотранспортной технике произошел в 1890 году с изобретением герметичной муфты трубопроводов.Тем не менее, материалы и методы строительства оставались настолько громоздкими, что газ нельзя было использовать на расстоянии более 160 км (100 миль) от источника подачи. Таким образом, попутный газ в основном сжигался на факеле (т.е. сжигался на устье скважины), а несвязанный газ оставался в земле, а городской газ производился для использования в городах.

Передача газа на большие расстояния стала практикой в ​​конце 1920-х годов благодаря дальнейшему развитию трубопроводных технологий. С 1927 по 1931 год в США было построено более 10 основных систем передачи.Каждая из этих систем была оборудована трубами диаметром примерно 50 см (20 дюймов) и протяженностью более 320 км (200 миль). После Второй мировой войны было построено большое количество трубопроводов еще большей длины с увеличивающимся диаметром. Стало возможным изготовление труб диаметром до 150 см (60 дюймов). С начала 1970-х годов самые длинные газопроводы берут свое начало в России. Например, в 1960-х и 1970-х годах трубопровод «Северное сияние» протяженностью 5470 км (3400 миль) был построен через Уральские горы и около 700 рек и ручьев, связав Восточную Европу с западносибирскими газовыми месторождениями за Полярным кругом. .В результате газ с Уренгойского месторождения, крупнейшего в мире, в настоящее время транспортируется в Восточную Европу, а затем в Западную Европу для потребления. Другой газопровод, более короткий, но также представляющий большую техническую сложность, — это Транс-Средиземноморский трубопровод длиной 50 см (20 дюймов), который в 1970–1980-х годах был построен между Алжиром и Сицилией. На некоторых участках этого маршрута глубина моря составляет более 600 метров (2000 футов).

Темане, Мозамбик: трубопровод природного газа

Трубопровод природного газа в Темане, Мозамбик.

Sasol

Природный газ как топливо премиум-класса

Еще в 1960 году попутный газ был нежелательным побочным продуктом добычи нефти во многих регионах мира. Газ отделяли от потока сырой нефти и удаляли как можно дешевле, часто сжигая его на факеле. Только после нехватки сырой нефти в конце 1960-х — начале 1970-х годов природный газ стал важным мировым источником энергии ( см. нефтяной кризис).

Даже в Соединенных Штатах рынок домашнего газа для отопления был ограничен до 1930-х годов, когда городской газ начал заменяться обильными и более дешевыми поставками природного газа, теплотворная способность которого в два раза превышала его синтетический предшественник.Кроме того, при полном сгорании природного газа обычно образуются углекислый газ и вода. Сжигание газа относительно не содержит сажи, окиси углерода и оксидов азота, связанных с сжиганием других ископаемых видов топлива. Кроме того, практически отсутствуют выбросы диоксида серы, другого крупного загрязнителя воздуха. Как следствие, природный газ часто является предпочтительным топливом по экологическим причинам, и он вытесняет уголь в качестве топлива для электростанций во многих частях мира.

Географический профиль России — ()

Географический профиль России
Россия — самая большая страна в мире, охватывающая восточную часть. Европы и северной части Азии.Общая площадь России составляет около семнадцати миллионов квадратных километров с населением около 145 миллионов человек. Граничит со многими странами, так как Например, Китай, Грузия, Финляндия, Норвегия, Украина и другие.
Страна омывается двенадцатью морями и тремя океанами: Тихий океан на востоке, Северный Ледовитый океан на севере и Атлантический океан на западе. Среди морей Балтийское море, Азовское море, Черное море, Каспийское море и другие.
Пейзаж России разнообразен. Большая часть территории состоит из обширных равнин, которые к югу от степей и густо засаженный деревьями на севере, с тундрой вдоль северное побережье. 10% пахотных земель в мире находится в России.
Горные хребты вдоль южных границ, такие как Кавказ (с горой Эльбрус, которая самая высокая точка в обоих Россия и Европа) и Горный Алтай (с горой Белуха, что является высшей точкой Сибири).В восточной части есть Верхоянский хребет и вулканы Камчатки Полуостров (с Ключевской сопкой, самой высокой активной вулкан в Евразии, а также высшая точка Азии Россия). Богатые полезными ископаемыми Уральские горы разделяют Европа и Азия, идущие с севера на юг.
Климат в стране разный. Районы, далекие от море имеет влажный континентальный климат и преобладает в во всех частях страны, кроме тундры и юго-восток.На большей части Европейского Севера России и Сибири субарктический климат с чрезвычайно суровыми зимами (особенно в Республика Саха, где находится полюс холода Северного полушария находится с самой низкой зарегистрированной температурой -71,2 C). Полоса суши по берегу Северного Ледовитого океана и На островах Российской Арктики полярный климат. Климат прибрежная часть Краснодарского края на Черном море влажная субтропический с мягкой и влажной зимой.Зимы сухие по сравнению с летом во многих регионах Восточной Сибири и Дальнего Востока. В регион вдоль Нижней Волги и побережья Каспийского моря, а также Некоторые районы самого юга Сибири отличаются полузасушливым климатом.
В России тысячи рек и внутренних водоемов, обеспечивающих он с одним из крупнейших в мире ресурсов поверхностных вод. В Река Волга, самая большая река Европы, и Сибирский реки (Обь, Енисей, Лена и Амур) входят в число самые длинные реки в мире.Самый большой и самый известный пресноводных водоемов России — озеро Байкал, самое глубокое в мире и чистейшее пресноводное озеро. В Байкале более одной пятой пресной воды в мире. Среди других крупных озер — Ладожское. и Онежское, два крупнейших озера в Европе.
Россия — индустриальная страна. Основные отрасли промышленности сельское хозяйство и рыболовство. Крупные фермы концентрируются в основном на производство зерна и продуктов животноводства, мелкие частные приусадебные участки производят большую часть урожая страны овощи и фрукты.Имея доступ к трем океанам — Атлантика, Арктика и Тихий океан — рыболовный флот России являются одним из основных источников мировых запасов рыбы. Россия также имеет много полезных ископаемых: уголь, природный газ, нефть и железо.

-. ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ РОССИИ
1. (восточная часть Европа, северная часть Азии; общая площадь около 17 млн ​​кв. км; около 145 миллионов человек; граничит со многими странами).
2., (Тихий океан, Северный Ледовитый океан, Атлантический океан; Балтийское море, Азовское море, Черное море, Каспийское море и др.).
3. (разнообразный; обширные равнины, степи, тундра; горные массивы: Кавказ, Эльбрус, Алтай Горы, гора Белуха, Верхоянский хребет, вулканы Камчатка, Ключевская сопка, Уральские горы).
4. (варьируется; влажный континентальный климат: субарктический, полярный, влажный субтропический, полузасушливый.).
5. (Волга, Обь, Енисей, Лена, Амур и др .; Байкал, Ладога, Онега и др.).
6. (сельское хозяйство, рыболовство, зерно, продукты животноводства, овощи, фрукты, поставка рыбы; полезные ископаемые: уголь, природный газ, нефть, железо и др.).

ВОПРОСЫ
1. Где географически расположена Россия?
2. Сколько океанов и морей омывают страну? Назовите некоторые из них.
3. Чем отличается ландшафт России?
4. Какие горные цепи можно найти в России?
5. Какие самые высокие вершины в России и где они?
6. Где находится вулканическая территория в России?
7. Как можно охарактеризовать климат России?
8. Какой преобладающий климат в стране?
9. Какой самый холодный регион в России?
10. Какая система водоснабжения в стране?
11.Какие основные реки и озера?
12. Что такое Байкал?

Энергоснабжение, мир

Энергоснабжение, мир, совокупные ресурсы, с помощью которых страны мира пытаются удовлетворить свои потребности в энергии. Энергия — основа индустриальной цивилизации; без энергии современная жизнь перестала бы существовать. В 1970-е годы мир начал болезненную адаптацию к уязвимости энергоснабжения.В долгосрочной перспективе сохранение энергоресурсов может дать время, необходимое для разработки новых источников энергии, таких как водородные топливные элементы, или для дальнейшего развития альтернативных источников энергии, таких как солнечная энергия и энергия ветра. Однако пока такое развитие событий происходит, мир по-прежнему будет уязвим для перебоев в поставках нефти, которая после Второй мировой войны (1939-1945 гг.) Стала наиболее популярным источником энергии.

II ИСТОРИЯ СОВРЕМЕННОЙ СИТУАЦИИ

Древесина была первым и на протяжении большей части истории человечества основным источником энергии.Он был легко доступен, потому что во многих частях мира росли обширные леса, а количество дров, необходимых для отопления и приготовления пищи, было относительно скромным. Некоторые другие источники энергии, найденные только в определенных местах, также использовались в древние времена: асфальт, уголь и торф из поверхностных отложений и нефть из просачиваемых подземных отложений.

Ситуация изменилась, когда в средние века начали использовать древесину для производства древесного угля. Древесный уголь нагревали с металлической рудой, чтобы разрушить химические соединения и освободить металл. Поскольку леса вырубались, а запасы древесины истощались с началом промышленной революции в середине 18 века, древесный уголь был заменен коксом (полученным из угля) при восстановлении руды. Уголь, который также начал использоваться для привода паровых двигателей, стал доминирующим источником энергии в ходе промышленной революции.

А Рост использования нефти

Хотя на протяжении веков нефть (также известная как сырая нефть) использовалась в небольших количествах для таких разнообразных целей, как медицина и уплотнение судов, современная нефтяная эра началась, когда в 1859 году в Пенсильвании была введена в эксплуатацию коммерческая скважина.Нефтяная промышленность в Соединенных Штатах быстро развивалась по мере появления нефтеперерабатывающих заводов, производящих нефтепродукты из сырой нефти. Вскоре нефтяные компании начали экспортировать свой основной продукт — керосин, используемый для освещения, во все регионы мира. Развитие двигателя внутреннего сгорания и автомобиля в конце 19 века создало новый огромный рынок для другого важного продукта — бензина. Третий крупный продукт, тяжелая нефть, стал заменять уголь на некоторых энергетических рынках после Второй мировой войны.

Крупные нефтяные компании, базирующиеся в основном в Соединенных Штатах, первоначально обнаружили крупные запасы нефти в Соединенных Штатах.В результате нефтяные компании из других стран, особенно из Великобритании, Нидерландов и Франции, начали искать нефть во многих частях мира, особенно на Ближнем Востоке. Англичане ввели в эксплуатацию первое месторождение там (в Иране) незадолго до Первой мировой войны (1914-1918). Во время Первой мировой войны нефтяная промышленность США производила две трети мировых запасов нефти из внутренних источников и импортировала еще одну шестую из Мексики. Однако в конце войны и до открытия продуктивных месторождений Восточного Техаса в 1930 году Соединенные Штаты, чьи запасы были истощены войной, на несколько лет стали нетто-импортером нефти.



В течение следующих трех десятилетий при периодической федеральной поддержке нефтяные компании США добились огромных успехов в расширении своей деятельности в остальном мире. К 1955 году пять крупных нефтяных компаний США производили две трети нефти для мирового нефтяного рынка (не включая Северную Америку и советский блок). Две британские компании производили почти одну треть мировых запасов нефти, а французы — лишь одну пятидесятую. Следующие 15 лет были периодом безмятежности для энергоснабжения.Семь крупных нефтяных компаний США и Великобритании поставляли в мир все большее количество дешевой нефти. Мировая цена составляла около доллара за баррель, и в это время Соединенные Штаты были в значительной степени самодостаточными, а их импорт ограничивался квотой.

Две серии событий совпали, превратив эти надежные поставки дешевой нефти в ненадежные поставки дорогой нефти. В 1960 году, разгневанные односторонним снижением цен на нефть семью крупными нефтяными компаниями, правительства основных стран-экспортеров нефти сформировали Организацию стран-экспортеров нефти (ОПЕК). Целью ОПЕК было предотвратить дальнейшее снижение цен, которые страны-члены Венесуэла и четыре страны Персидского залива получали за нефть. Им это удалось, но в течение десяти лет они не могли поднять цены. Между тем, рост потребления нефти во всем мире, особенно в Европе и Японии, где нефть вытеснил уголь в качестве основного источника энергии, вызвал огромный рост спроса на нефтепродукты.

1973 год положил конец эре безопасной и дешевой нефти.В октябре в результате арабо-израильской войны арабские нефтедобывающие страны сократили добычу нефти и наложили эмбарго на поставки нефти в США и Нидерланды. Хотя арабские сокращения привели к потере менее 7 процентов мировых поставок, они вызвали панику со стороны нефтяных компаний, потребителей, торговцев нефтью и некоторых правительств. Бурные торги на сырую нефть начались, когда несколько стран-производителей начали продавать часть своей нефти с аукциона. Эти торги побудили страны ОПЕК, которых сейчас насчитывается 13, поднять цены на всю свою сырую нефть до уровня в восемь раз выше, чем несколько лет назад. Мировая нефтяная сцена постепенно успокоилась, поскольку мировой экономический спад, частично вызванный повышением цен на нефть, снизил спрос на нефть. Тем временем правительства большинства стран ОПЕК взяли в свои руки нефтяные месторождения в своих странах.

В 1978 году начался второй нефтяной кризис, когда в результате революции, которая в конечном итоге свергла иранского шаха с трона, добыча и экспорт иранской нефти резко упали. Поскольку Иран был крупным экспортером, потребители снова запаниковали.Воспроизведение событий 1973 года вместе с дикими торгами снова привело к росту цен на нефть в 1979 году. Начало войны между Ираном и Ираком в 1980 году дало дальнейший толчок ценам на нефть. К концу 1980 года цена на сырую нефть в 19 раз превышала цену всего десятью годами ранее.

Очень высокие цены на нефть снова способствовали мировой рецессии и дали большой толчок энергосбережению. Когда спрос на нефть снизился, а предложение увеличилось, мировой рынок нефти резко упал. Значительное увеличение поставок нефти из стран, не входящих в ОПЕК, например в Северное море, Мексику, Бразилию, Египет, Китай и Индию, привело к еще большему снижению цен на нефть.К 1989 году добыча в Советском Союзе достигла 11,42 миллиона баррелей в день, что составляет 19,2 процента мировой добычи в этом году.

Несмотря на низкие мировые цены на нефть, которые преобладали с 1986 года, беспокойство по поводу сбоев по-прежнему оставалось основным направлением энергетической политики в промышленно развитых странах. Кратковременное повышение цен после вторжения Ирака в Кувейт в 1990 году усилило эту озабоченность. Благодаря своим огромным запасам Ближний Восток останется основным источником нефти в обозримом будущем.Однако новые открытия в регионе Каспийского моря позволяют предположить, что такие страны, как Казахстан, могут стать основными источниками нефти в 21 веке.

В 1990-е годы добыча нефти странами, не входящими в ОПЕК, оставалась высокой, а добыча странами ОПЕК восстановилась. В результате в конце 20-го века мировой профицит нефти и цены (с поправкой на инфляцию) были ниже, чем в 1972 году.

Эксперты не уверены в будущих поставках и ценах на нефть. Низкие цены стимулировали рост потребления нефти, и эксперты задаются вопросом, как долго мировые запасы нефти смогут поддерживать растущий спрос.Многие ведущие мировые геологи-нефтяники считают, что мировые поставки нефти достигнут пика примерно в 80 миллионов баррелей в день в период с 2010 по 2020 год (в 1998 году мировое потребление составляло примерно 70 миллионов баррелей в день). С другой стороны, многие экономисты полагают, что даже скромно. более высокие цены на нефть могут привести к увеличению предложения, поскольку у нефтяных компаний появится экономический стимул к разработке менее доступных нефтяных месторождений.

Природный газ может все шире использоваться вместо нефти в таких сферах, как производство электроэнергии и транспорт.Одна из причин заключается в том, что мировые запасы природного газа с 1976 года увеличились вдвое, отчасти из-за открытия крупных залежей природного газа в России и на Ближнем Востоке. Строятся новые объекты и трубопроводы, которые помогут перерабатывать и транспортировать этот природный газ от добывающих скважин к потребителям.

III НЕФТЬ И ПРИРОДНЫЙ ГАЗ

Нефть (сырая нефть) и природный газ находятся в промышленных количествах в осадочных бассейнах более чем 50 стран во всех частях мира.Самые большие месторождения находятся на Ближнем Востоке, где сосредоточено более половины известных запасов нефти и почти треть известных запасов природного газа. Соединенные Штаты содержат только около 2 процентов известных запасов нефти и 3 процента известных запасов природного газа.

Геологи и другие ученые разработали методы, указывающие на возможность обнаружения нефти или газа глубоко под землей. Эти методы включают аэрофотосъемку особых элементов поверхности, рассылку ударных волн через землю и их отражение в инструменты, а также измерение силы тяжести и магнитного поля Земли с помощью чувствительных измерителей. Тем не менее, единственный способ найти нефть или газ — это просверлить отверстие в резервуаре. В некоторых случаях нефтяные компании тратят многие миллионы долларов на бурение в перспективных районах только для того, чтобы найти сухие скважины. Долгое время большинство скважин пробурили на суше, но после Второй мировой войны бурение началось на мелководье с платформ, поддерживаемых опорами, которые опирались на морское дно. Позже были разработаны плавучие платформы, которые могли бурить на глубине 1000 м (3300 футов) и более. Крупные месторождения нефти и газа были обнаружены на шельфе: в США, в основном у побережья Мексиканского залива; в Европе, прежде всего в Северном море; в России — в Баренцевом и Карском морях; и у берегов Ньюфаундленда и Бразилии.Большинство крупных находок в будущем может быть на шельфе.

Поскольку сырая нефть или природный газ добываются на нефтяном или газовом месторождении, давление в пласте, которое выталкивает материал на поверхность, постепенно снижается. В конце концов, давление упадет настолько, что оставшаяся нефть или газ не переместятся через пористую породу в скважину. Когда эта точка будет достигнута, большая часть газа на газовом месторождении будет добыта, но будет извлечено менее одной трети нефти. Часть оставшейся нефти может быть извлечена путем использования воды или углекислого газа для проталкивания нефти в скважину, но даже в этом случае от четверти до половины нефти обычно остается в пласте.Пытаясь извлечь эту оставшуюся нефть, нефтяные компании начали использовать химические вещества, чтобы подтолкнуть нефть к скважине, или использовать огонь или пар в пласте, чтобы облегчить течение нефти. Новые методы, которые позволяют операторам бурить как горизонтально, так и вертикально, в очень глубокие структуры, резко снизили стоимость поиска запасов природного газа и нефти.

Сырая нефть транспортируется на нефтеперерабатывающие заводы по трубопроводам, баржам или гигантским океанским танкерам. Нефтеперерабатывающие заводы содержат ряд технологических установок, которые разделяют различные составляющие сырой нефти, нагревая их до разных температур, химически модифицируя их, а затем смешивая их для получения конечных продуктов. Этими конечными продуктами являются, в основном, бензин, керосин, дизельное топливо, топливо для реактивных двигателей, мазут для дома, мазут, смазочные материалы и сырье или исходные материалы для нефтехимии.

Природный газ транспортируется, обычно по трубопроводам, потребителям, которые сжигают его в качестве топлива или, в некоторых случаях, производят нефтехимические продукты из химических веществ, извлеченных или очищенных от него. Природный газ можно сжижать при очень низких температурах и перевозить на специальных судах. Этот метод намного дороже, чем транспортировка нефти танкером.Нефть и природный газ конкурируют на нескольких рынках, особенно в производстве тепла для домов, офисов, фабрик и производственных процессов.

На первых порах нефтяная промышленность вызывала значительное загрязнение окружающей среды. Однако с годами, под двойным влиянием усовершенствованных технологий и более строгих правил, он стал намного чище. Стоки с нефтеперерабатывающих заводов значительно сократились, и, хотя выбросы из скважин все еще происходят, новые технологии, как правило, делают их относительно редкими. С другой стороны, следить за океаном намного сложнее. Морские суда по-прежнему являются основным источником разливов нефти. В 1990 году Конгресс Соединенных Штатов принял закон, требующий, чтобы танкеры к концу десятилетия имели двойной корпус.

Еще одним источником загрязнения, связанным с нефтяной промышленностью, является сера в сырой нефти. Постановления национальных и местных органов власти ограничивают количество диоксида серы, которое может сбрасываться предприятиями и коммунальными предприятиями, сжигающими мазут.Однако, поскольку удаление серы является дорогостоящим процессом, правила по-прежнему позволяют выбрасывать некоторое количество диоксида серы в воздух.

Многие ученые считают, что еще одна потенциальная экологическая проблема, связанная с переработкой и сжиганием большого количества нефти и других ископаемых видов топлива (таких как уголь и природный газ), возникает, когда двуокись углерода (побочный продукт сжигания ископаемого топлива), метан (который существует в природном газе, а также является побочным продуктом переработки нефти), и другие побочные газы накапливаются в атмосфере. Эти газы известны как парниковые газы, потому что они улавливают часть энергии Солнца, которая проникает в атмосферу Земли. Эта энергия, захваченная в виде тепла, поддерживает температуру Земли, благоприятную для жизни. Определенное количество парниковых газов естественным образом присутствует в атмосфере. Однако огромное количество нефти, угля и других ископаемых видов топлива, сожженных во время быстрой индустриализации мира за последние 200 лет, является источником более высоких уровней двуокиси углерода в атмосфере.За этот период эти уровни увеличились примерно на 28 процентов. Это увеличение содержания углекислого газа в атмосфере в сочетании с продолжающейся потерей мировых лесов (которые поглощают углекислый газ) привело многих ученых к предсказанию повышения глобальной температуры. Это повышение глобальной температуры может нарушить погодные условия, нарушить океанские течения, привести к более сильным штормам и создать другие экологические проблемы. В 1992 году представители более 150 стран собрались в Рио-де-Жанейро, Бразилия, и пришли к согласию о необходимости сокращения мировых выбросов парниковых газов. В 1997 году всемирные делегации снова собрались, на этот раз в Киото, Япония. Во время встречи в Киото представители 160 стран подписали соглашение, известное как Протокол Киото, в соответствии с которым 38 промышленно развитых стран должны ограничить выбросы парниковых газов до уровней, которые в среднем на 5 процентов ниже уровней выбросов 1990 года. выбросы ископаемого топлива для достижения этих уровней, промышленно развитые страны должны будут изменить структуру своей энергетики в сторону источников энергии, которые не производят столько углекислого газа, таких как природный газ, или на альтернативные источники энергии, такие как гидроэлектроэнергия, солнечная энергия, энергия ветра или ядерная энергия.В то время как правительства некоторых промышленно развитых стран ратифицировали Протокол Киото, другие — нет, в том числе и США.

Горючие сланцы, залежи тяжелой нефти и битуминозные пески являются наиболее распространенными формами нефти в мире. Запасы этих источников во много раз превышают общие известные мировые запасы сырой нефти. Однако из-за высокой стоимости преобразования сланцевого масла и битуминозных песков в пригодные для использования нефтепродукты лишь небольшой процент доступного материала перерабатывается в промышленных масштабах.Промышленность по производству нефтепродуктов из битуминозных песков была создана в Канаде, и Венесуэла изучает перспективы разработки огромных запасов битуминозных песков в бассейне реки Ориноко. Тем не менее, количество нефтепродуктов, производимых из этих двух видов сырья, невелико по сравнению с общим объемом добычи традиционной сырой нефти. До тех пор, пока мировые цены на нефть не вырастут, количество нефти, производимой из горючего сланца и битуминозных песков, вероятно, останется небольшим по сравнению с добычей обычной сырой нефти.

Уголь — это общий термин, обозначающий широкий спектр твердых материалов с высоким содержанием углерода. Большая часть угля сжигается электроэнергетическими компаниями для производства пара для работы своих генераторов. Некоторое количество угля используется на заводах для обогрева зданий и производственных процессов. Особый высококачественный уголь превращается в металлургический кокс для производства стали.

Мировые запасы угля огромны. Количество угля (измеряемое по содержанию энергии), которое технически и экономически извлекается в нынешних условиях, в пять раз превышает запасы сырой нефти.Всего четыре региона содержат три четверти мировых извлекаемых запасов угля: Соединенные Штаты — 24 процента; страны бывшего Советского Союза — 24%; Китай — 11 процентов; и Западная Европа — 10 процентов.

В промышленно развитых странах большее удобство и более низкая стоимость нефти и газа в начале 20 века фактически вытеснили уголь с рынка для отопления домов и офисов, а также для движения локомотивов. Нефть и газ также сильно повлияли на промышленный рынок угля.Только расширяющийся рынок коммунальных услуг позволил добыче угля в Соединенных Штатах, например, оставаться относительно постоянным в период с 1948 по 1973 год. Даже на рынке коммунальных услуг, поскольку нефть и газ захватили большую долю, доля угля в общей энергетической картине резко снизилась в США. Соединенные Штаты, например, с половины до менее чем одной пятой. Однако резкий скачок цен на нефть после 1973 года дал углю значительное преимущество в стоимости для коммунальных предприятий и крупных промышленных потребителей, и уголь начал возвращать себе некоторые из потерянных рынков.В отличие от промышленно развитых стран, развивающиеся страны с большими запасами угля (такие как Китай и Индия) продолжают использовать уголь для промышленных целей и отопления.

Средняя цена на уголь практически не изменилась с начала 1980-х годов и, согласно прогнозам, снизится в начале XXI века. Однако в промышленно развитых странах необходимость соблюдения более строгих экологических норм сделала сжигание угля более дорогостоящим.

Несмотря на относительную дешевизну и огромные запасы угля, рост его использования с 1973 года был намного меньше, чем ожидалось, потому что уголь связан с гораздо большим количеством экологических проблем, чем нефть.Подземная добыча полезных ископаемых может привести к заболеванию черных легких у шахтеров, опусканию земли из-под шахт и утечке кислоты в грунтовые воды. Открытые горные работы требуют тщательной рекультивации, иначе невосстановленные земли останутся покрытыми шрамами и непродуктивными. Кроме того, сжигание угля вызывает выбросы частиц диоксида серы, оксида азота и других примесей. Кислотные дожди и другие формы осадков с относительно высокой кислотностью, наносящие ущерб озерам и некоторым лесам во многих регионах, как полагают, частично вызваны такими выбросами ( см. Загрязнение воздуха).Закон США о чистом воздухе 1970 года (пересмотренный в 1970 и 1990 годах) обеспечивает федеральную правовую основу для контроля за загрязнением воздуха. Это законодательство значительно сократило выбросы оксидов серы, известных как кислые газы. Например, Закон о чистом воздухе требует, чтобы такие объекты, как угольные электростанции, сжигали уголь с низким содержанием серы. В 1990-х годах озабоченность по поводу возможного потепления на планете в результате парникового эффекта заставила многие правительства задуматься над политикой сокращения выбросов углекислого газа, образующихся при сжигании угля, нефти и природного газа.Во время быстрой индустриализации мира в XIX и XX веках уровни углекислого газа в атмосфере увеличились примерно на 28 процентов по сравнению с доиндустриальными уровнями.

Решение этих проблем стоит дорого, и вопрос о том, кто должен платить, остается спорным. В результате потребление угля может продолжать расти медленнее, чем можно было бы ожидать. Однако огромные запасы угля, усовершенствованные технологии для снижения загрязнения и дальнейшее развитие газификации угля ( см. Газы, топливо) по-прежнему указывают на то, что рынок угля в ближайшие годы увеличится.

Синтетическое топливо не встречается в природе, но производится из природных материалов. Бензохол, например, представляет собой смесь бензина и спирта, изготовленную из сахаров, производимых живыми растениями. Хотя производство различных видов топлива из угля возможно, крупномасштабное производство топлива из угля, вероятно, будет ограничено высокими затратами и проблемами загрязнения, некоторые из которых еще не известны. Производство спиртового топлива в больших количествах, скорее всего, будет ограничено регионами, такими как части Бразилии, где сочетание дешевой рабочей силы и земли, а также продолжительный вегетационный период делают его экономичным.Таким образом, синтетическое топливо вряд ли в ближайшее время внесет важный вклад в мировое энергоснабжение.

Ядерная энергия вырабатывается путем расщепления или деления атомов урана или более тяжелых элементов. В процессе деления выделяется тепло, которое используется для производства пара, который приводит в действие турбину для выработки электроэнергии. Эксплуатация ядерного реактора и связанного с ним оборудования для выработки электроэнергии — это лишь часть взаимосвязанного комплекса работ. Для обеспечения надежного электроснабжения от ядерного деления требуется добыча, переработка и транспортировка урана; обогащение урана (увеличение процентного содержания изотопа урана U-235) и упаковка его в соответствующую форму; строительство и обслуживание реактора и связанного с ним генерирующего оборудования; и обработка и захоронение отработавшего топлива.Эти действия требуют чрезвычайно сложных и интерактивных производственных процессов и множества специализированных навыков.

Великобритания стала одной из первых в развитии ядерной энергетики. К середине 1950-х годов в этой стране производили электричество несколько ядерных реакторов. Первый ядерный реактор, подключенный к электрической распределительной сети в Соединенных Штатах, начал работу в 1957 году в Шиппорте, штат Пенсильвания. Шесть лет спустя был размещен первый заказ на строительство коммерческой атомной электростанции без прямой субсидии федерального правительства.Этот приказ ознаменовал начало попытки быстро преобразовать мировые системы производства электроэнергии от зависимости от ископаемого топлива к использованию ядерной энергии. К 1970 году в 15 странах мира действовало 90 атомных электростанций. В 1980 году 253 атомные электростанции работали в 22 странах мира. Однако попытка перейти от ископаемого топлива к ядерной энергии не удалась из-за быстрого роста затрат, задержек с соблюдением нормативных требований, снижения спроса на электроэнергию и повышенного внимания к безопасности.

Вопросы о безопасности и экономии ядерной энергии вызвали, пожалуй, самую эмоциональную битву за энергию.Когда в конце 1970-х годов разгорелась битва, сторонники ядерной энергетики утверждали, что не существует реальной альтернативы усилению зависимости от ядерной энергетики. Они признали, что некоторые проблемы остаются, но заявили, что решения будут найдены. Ядерные противники, с другой стороны, подчеркнули ряд оставшихся без ответа вопросов об окружающей среде: каковы эффекты низкого уровня радиации в течение длительных периодов? Какова вероятность крупной аварии на атомной электростанции? Каковы будут последствия такой аварии? Каким образом отходы ядерной энергетики, которые будут оставаться опасными на протяжении веков, могут быть навсегда изолированы от окружающей среды? Эти вопросы безопасности способствовали изменению спецификаций и задержкам строительства атомных электростанций, что еще больше увеличивало расходы.Они также способствовали возникновению второго противоречия: является ли электроэнергия атомных электростанций менее затратной, такой же дорогой или более дорогой, чем электроэнергия на угольных электростанциях? Несмотря на стремительный рост цен на нефть и газ в конце 1970-х — начале 1980-х годов, эти политические и экономические проблемы вызвали в Соединенных Штатах действенный мораторий на новые заказы на атомные электростанции. Этот мораторий вступил в силу еще до аварии 1979 г. (расплавление ядерных топливных стержней) на АЭС Три-Майл-Айленд недалеко от Гаррисберга, штат Пенсильвания, и частичного аварии 1986 г. на Чернобыльской АЭС к северу от Киева в Украине ( см. Чернобыль) Несчастный случай).Последняя авария привела к гибели людей и случаев лучевой болезни, а также выпустила облако радиоактивности, которое широко распространилось по северному полушарию.

В 1998 году в мире работало 437 атомных станций. Еще 35 реакторов находились в стадии строительства. Восемнадцать стран вырабатывают не менее 20 процентов своей электроэнергии за счет ядерной энергетики. Крупнейшие отрасли атомной энергетики расположены в США (107 реакторов), Франции (59), Японии (54), Великобритании (35), России (29) и Германии (20).В США больше 20 лет не заказывали новые реакторы. Противодействие общественности, высокие затраты на строительство, строгие строительные и эксплуатационные правила, а также высокие затраты на утилизацию отходов делают строительство и эксплуатацию атомных электростанций намного дороже, чем электростанции, сжигающие ископаемое топливо.

В некоторых промышленно развитых странах в электроэнергетике проводится реструктуризация с целью разделения монополий (предоставление товара или услуги одним продавцом или производителем) на уровне генерации.Поскольку эта тенденция заставляет владельцев атомных станций сократить операционные расходы и стать более конкурентоспособными, атомная энергетика в Соединенных Штатах и ​​других западных странах может продолжать сокращаться, если существующие атомные электростанции не смогут адаптироваться к меняющимся рыночным условиям.

Азия широко рассматривается как единственная область роста ядерной энергетики в ближайшем будущем. В Японии, Южной Корее, Тайване и Китае в конце 20 века строились заводы.И наоборот, ряд европейских стран пересмотрели свои обязательства в отношении ядерной энергетики.

Политические партии Швеции обязались отказаться от использования атомной энергии к 2010 году, после того как в 1980 году шведские граждане проголосовали против дальнейшего развития этого источника энергии. Однако промышленность оспаривает эту политику в суде. Кроме того, критики утверждают, что Швеция не может выполнить свои обязательства по сокращению выбросов парниковых газов, не полагаясь на ядерную энергию.

Франция вырабатывает 80 процентов электроэнергии за счет ядерной энергетики.Однако он отменил несколько запланированных реакторов и может заменить стареющие атомные станции на станции, работающие на ископаемом топливе, по экологическим причинам. В результате государственная электроэнергетическая компания Electricité de France планирует диверсифицировать источники производства электроэнергии в стране.

В 1998 году правительство Германии объявило о плане отказа от ядерной энергетики. Однако, как и в Швеции, владельцы атомных станций могут подать в суд на правительство с требованием компенсации за остановку станций до истечения срока их эксплуатации.

В Японии несколько аварий на ядерных установках в середине 1990-х годов подорвали общественную поддержку ядерной энергетики. Растущие запасы плутония в Японии и поставки отработанного ядерного топлива в Европу вызывают международную критику.

Китай, где в настоящее время эксплуатируются только три атомные электростанции, планирует расширить свои ядерные возможности. Однако неясно, сможет ли Китай получить достаточное финансирование или он сможет создать необходимую квалифицированную рабочую силу для расширения.

Ряд восточноевропейских стран, включая Россию, Украину, Болгарию, Чешскую Республику, Венгрию, Литву и Словаки, вырабатывают электроэнергию с помощью ядерных реакторов советской конструкции, которые имеют различные недостатки безопасности. Некоторые из этих реакторов имеют ту же конструкцию, что и чернобыльский реактор, взорвавшийся в 1986 году. Соединенные Штаты и другие западные страны работают над решением этих проектных проблем и улучшением эксплуатации, технического обслуживания и обучения на этих станциях.

Солнечная энергия не относится к какой-то одной энергетической технологии, а скорее охватывает разнообразный набор технологий возобновляемой энергии, которые питаются от солнечного тепла.Некоторые технологии солнечной энергии, такие как отопление с помощью солнечных батарей, напрямую используют солнечный свет. Другие виды солнечной энергии, такие как гидроэлектроэнергия и топливо из биомассы (древесина, растительные остатки и навоз), зависят от способности Солнца испарять воду и выращивать растительный материал соответственно. Общей чертой технологий солнечной энергии является то, что, в отличие от нефти, газа, угля и нынешних форм ядерной энергетики, солнечная энергия неисчерпаема. Солнечную энергию можно разделить на три основные группы: отопление и охлаждение, производство электроэнергии и топливо из биомассы.

Солнце веками использовалось для обогрева. Жилища на утесе Меса-Верде в Колорадо были построены с выступами скал, которые обеспечивают тень от высокого (и жаркого) летнего Солнца, но позволяют проникать лучам нижнего зимнего Солнца. Сегодня конструкция с небольшим количеством движущихся частей или без них, использующая преимущества Солнца, называется пассивным солнечным нагревом. Начиная с конца 1970-х годов архитекторы все больше знакомились с пассивными солнечными технологиями. В будущем все больше и больше новых зданий будут спроектированы так, чтобы улавливать зимние лучи солнца и не пропускать летние лучи.

Активное солнечное отопление и солнечное водяное отопление — это вариации на одну тему, различающиеся принципиально стоимостью и масштабом. Типичный активный солнечный нагревательный элемент состоит из труб, установленных в панелях, установленных на крыше. Вода (или иногда другая жидкость), протекающая по трубкам, нагревается Солнцем и затем используется в качестве источника горячей воды и тепла для здания. Несмотря на то, что с 1970-х годов количество активных установок для солнечного отопления быстро росло, промышленность столкнулась с простыми проблемами установки и обслуживания, включая такие обычные явления, как утечка воды и засорение трубопровода воздухом.Солнечное охлаждение требует установки более высоких технологий, в которой жидкость охлаждается путем нагрева до промежуточной температуры, чтобы ее можно было использовать для управления холодильным циклом. На сегодняшний день выполнено относительно немного коммерческих установок.

B Производство электроэнергии

Электроэнергия может вырабатываться с помощью различных технологий, которые в конечном итоге зависят от воздействия солнечного излучения.Ветряные мельницы и водопады (сами по себе очень старые источники механической энергии) могут использоваться для вращения турбин для выработки электроэнергии. Энергии ветра и падающей воды считаются формами солнечной энергии, потому что солнечная энергия нагрева создает ветер и пополняет воду в реках и ручьях. Большинство существующих ветряных мельниц относительно невелики и содержат десять или более ветряных мельниц в конфигурации сети, которая использует ветровые сдвиги. Напротив, большая часть электроэнергии от гидроэлектростанций поступает из гигантских плотин.Многие участки, подходящие для больших плотин, уже освоены, особенно в промышленно развитых странах. Однако в 1970-х годах небольшие плотины, использовавшиеся годами ранее для получения механической энергии, были модернизированы для выработки электроэнергии.

Крупномасштабные гидроэлектрические проекты все еще реализуются во многих развивающихся странах. Самая простая форма производства электроэнергии на солнечной энергии — это использование массива коллекторов, которые нагревают воду для производства пара для вращения турбины. Некоторые из этих объектов уже существуют.

Другие источники солнечной электроэнергии включают высокотехнологичные варианты, которые в больших масштабах коммерчески не проверены. Фотоэлектрические элементы ( см. Фотоэлектрический эффект; солнечная энергия), которые преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество, в настоящее время используются в удаленных местах для питания орбитальных космических спутников, ворот на необслуживаемых железнодорожных переездах и ирригационных насосов. Прежде чем станет возможным широкое использование фотоэлектрических элементов, необходим прогресс в снижении затрат.Коммерческое развитие и других методов кажется далеким будущим. Тепловая конверсия океана (OTC) вырабатывает электричество на морских платформах; турбина вращается за счет энергии, генерируемой, когда холодная морская вода перемещается с большой глубины на теплую поверхность. Также весьма спекулятивным остается идея использования космических спутников для передачи электроэнергии через микроволны на Землю.

Топливо из биомассы включает несколько различных форм, включая спиртовое топливо (упомянутое ранее), навоз и древесину.Древесина и навоз по-прежнему являются основными видами топлива в некоторых развивающихся странах, а высокие цены на нефть вызвали возрождение интереса к древесине в промышленно развитых странах. Исследователи уделяют все большее внимание развитию так называемых энергетических культур (многолетние травы и деревья, выращиваемые на сельскохозяйственных землях). Однако есть некоторая озабоченность тем, что сильная зависимость от сельского хозяйства в качестве источника энергии может привести к росту цен как на продукты питания, так и на землю.

Общее количество используемой в настоящее время солнечной энергии невозможно точно оценить, поскольку некоторые источники не зарегистрированы.Однако в начале 1980-х годов два основных источника солнечной энергии, гидроэлектрическая энергия и биомасса, внесли более чем в два раза больше ядерной энергии в мировое энергоснабжение. Тем не менее, эти два источника ограничены наличием участков плотин и наличием земли для выращивания деревьев и других растительных материалов, поэтому будущее развитие солнечной энергии будет зависеть от широкого спектра технологических достижений.

Потенциал солнечной энергии, за исключением гидроэлектроэнергии, останется недоиспользованным и после 2000 года, поскольку солнечная энергия по-прежнему намного дороже, чем энергия, полученная из ископаемых видов топлива.Долгосрочные перспективы солнечной энергии во многом зависят от того, вырастут ли цены на ископаемое топливо и станут ли экологические нормы более строгими. Например, более строгий экологический контроль при сжигании ископаемого топлива может привести к увеличению цен на уголь и нефть, в результате чего солнечная энергия станет менее дорогим источником энергии по сравнению с этим.

VIII ГЕОТЕРМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

Геотермальная энергия, один из аспектов науки, известной как геотермия, основана на том факте, что земля тем горячее, чем глубже бурятся скважины под поверхностью.Вода и пар, циркулирующие в глубоких горячих породах, если их поднять на поверхность, можно использовать для приведения в действие турбины для производства электроэнергии или их можно передавать по трубам через здания в качестве тепла. Некоторые геотермальные энергетические системы используют природные источники геотермальной воды и пара, тогда как другие системы перекачивают воду в глубокие горячие породы. Хотя теоретически он безграничен, в большинстве обитаемых районов мира этот подземный источник энергии расположен настолько глубоко, что бурение скважин для его вскрытия обходится очень дорого.

IX ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ

Помимо развития альтернативных источников энергии, поставки энергии могут быть расширены за счет сохранения (планового управления) имеющихся в настоящее время ресурсов.Можно описать три типа возможных практик энергосбережения. Первый тип — это сокращение, то есть отказ, например, от закрытия заводов для уменьшения количества потребляемой энергии или сокращения поездок для уменьшения количества сжигаемого бензина. Второй тип — это капитальный ремонт, то есть изменение образа жизни людей и способов производства товаров и услуг, например, замедление дальнейшей субурбанизации общества, использование менее энергоемких материалов в производственных процессах и уменьшение количества энергии, потребляемой некоторыми продуктами. (например, автомобили).Третий тип включает более эффективное использование энергии, то есть приспособление к более высоким затратам на энергию, например, инвестирование в автомобили, которые едут дальше на единицу топлива, улавливание отработанного тепла на заводах и его повторное использование, а также изоляция домов. Этот третий вариант требует менее радикальных изменений в образе жизни, поэтому правительства и общества чаще всего выбирают его, а не два других варианта.

К 1980 году многие люди пришли к пониманию того, что повышение энергоэффективности может помочь мировому энергетическому балансу в краткосрочной и среднесрочной перспективе и что продуктивное энергосбережение следует рассматривать как не меньшую альтернативу энергии, чем сами источники энергии.Существенная экономия энергии начала происходить в Соединенных Штатах в 1970-х годах, когда, например, федеральное правительство ввело общенациональный стандарт эффективности автомобилей и предложило налоговые вычеты за утепление домов и установку солнечных батарей. Существенная дополнительная экономия энергии за счет мер по энергосбережению представляется возможной без существенного влияния на образ жизни людей.

Однако на пути стоит ряд препятствий. Одним из основных препятствий на пути к продуктивному сохранению является его крайне фрагментированный и неприглядный характер; это требует от сотен миллионов людей повседневных дел, таких как выключение света и поддержание надлежащего накачивания шин.Еще одним препятствием стала цена на энергию. С поправкой на инфляцию стоимость бензина в США в 1998 году была ниже, чем в 1972 году. Низкие цены на энергию затрудняют убеждение людей вкладывать средства в энергоэффективность. С 1973 до середины 1980-х годов, когда в Соединенных Штатах выросли цены на нефть, потребление энергии на человека упало примерно на 14 процентов, в значительной степени из-за мер по сохранению. Однако, поскольку в 1990-е годы нефть подешевела, министерство энергетики США прогнозирует, что к 2000 году потребление энергии в Соединенных Штатах вырастет до 2 процентов от уровня 1973 года.Со временем повышение энергоэффективности окупается с лихвой. Однако они требуют больших капитальных вложений, что не очень привлекательно при низких ценах на энергию. Основные области таких улучшений описаны ниже.

В то время как транспорт использует 25 процентов всей энергии, потребляемой в Соединенных Штатах, на его долю приходится 66 процентов нефти, используемой в Соединенных Штатах. Автомобили, построенные в других странах, долгое время имели тенденцию быть более эффективными, чем американские, отчасти из-за давления высоких налогов на бензин.В 1975 году Конгресс США принял закон, обязывающий к 1985 году удвоить топливную эффективность новых автомобилей. Этот закон в сочетании с нехваткой бензина в 1974 и 1979 годах и значительно более высокими ценами на бензин (особенно с 1979 года) привел к средней эффективности всех американских автомобилей улучшиться примерно на 40 процентов в период с 1975 по 1990 год. Однако большая часть этого улучшения была компенсирована резким увеличением количества автомобилей на дорогах и ростом продаж внедорожников и легких грузовиков (которые не покрываются федеральные стандарты эффективности).К 1996 году количество автомобилей, используемых во всем мире, выросло до 652 миллионов единиц. Ожидается, что к 2018 году это число увеличится почти до 1 миллиарда. Эксперты прогнозируют, что, если не будут разработаны более эффективные технологии, этот рост увеличит спрос на бензин более чем на 20 миллионов баррелей в день. Сегодня производители автомобилей обладают техническими возможностями для создания автомобилей с гораздо более высокой топливной экономичностью, чем предписано Конгрессом. Однако массовое производство автомобилей с такой эффективностью потребует огромных капитальных вложений.Новые технологии двигателей, использующие электрические батареи или высокоэффективные топливные элементы, а также двигатели, работающие на природном газе, могут сыграть гораздо более важную роль в начале 21 века. Повышение цен на бензин и парковку стимулировало использование двух других видов транспорта: совместного использования пассажиров (фургон или автомобильный пул) и общественного транспорта. Эти методы могут быть очень эффективными, но разрастающийся характер многих городов США может затруднить их использование.

Управляющие бизнесом, ориентированные на прибыль, все чаще обращают внимание на модификацию продукции и производственных процессов с целью экономии энергии.Фактически, промышленный сектор продемонстрировал более значительные улучшения в эффективности, чем жилищный или транспортный сектор. Усовершенствования в производстве можно разделить на три широкие, в некоторой степени перекрывающиеся, категории: улучшение домашнего хозяйства, текущее обслуживание печей и использование только необходимого освещения; регенерация отходов рекуперация тепла и переработка побочных продуктов отходов; и технологические инновации, модернизирующие продукты и процессы для воплощения более эффективных технологий.

В 1950-х и 1960-х годах эффективному использованию энергии часто пренебрегали при строительстве зданий и домов, но высокие цены на энергию 1970-х годов изменили это. Некоторые офисные здания, построенные с 1980 года, используют только пятую часть энергии, потребляемой зданиями, построенными всего десятью годами ранее. Методы экономии энергии включают проектирование и размещение зданий для использования пассивного солнечного тепла, использование компьютеров для мониторинга и регулирования использования электроэнергии, а также инвестирование в более эффективное освещение и в улучшенные системы отопления и охлаждения.Подход на основе жизненного цикла, который учитывает общие затраты за весь срок службы здания, а не только начальную стоимость строительства или цену продажи, способствует повышению эффективности. Кроме того, успешной была реконструкция старых зданий, в которой новые компоненты и оборудование используются в существующих конструкциях.


Химия, история

Химия, история, история изучения состава, структуры и свойств материальных веществ, взаимодействий между веществами и воздействия на вещества добавления или удаления энергии в любой из ее различных форм.С самых ранних письменных времен люди наблюдали химические изменения и предполагали их причины. Проследив историю этих наблюдений и предположений, можно проследить постепенную эволюцию идей и концепций, которые привели к современной химии.

II ДРЕВНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ФИЛОСОФИЯ

Первые известные химические процессы были выполнены мастерами Месопотамии, Египта и Китая.Сначала кузнецы этих земель работали с самородными металлами, такими как золото или медь, которые иногда встречаются в природе в чистом виде, но они быстро научились плавить металлические руды (в основном оксиды и сульфиды металлов), нагревая их деревом или древесным углем. для получения металлов. Постепенное использование меди, бронзы и железа породило названия, которые археологи применяли к соответствующим эпохам. Примитивная химическая технология также возникла в этих культурах, когда красильщики открыли методы нанесения красок на различные типы тканей, и когда гончары научились готовить глазури, а позже и стекло.

Большинство этих мастеров работали в храмах и дворцах, производя предметы роскоши для священников и знати. В храмах у жрецов особенно было время поразмышлять о происхождении изменений, которые они увидели в окружающем их мире. Их теории часто включали магию, но они также развивали астрономические, математические и космологические идеи, которые они использовали в попытках объяснить некоторые изменения, которые теперь считаются химическими.

III ГРЕЧЕСКАЯ ЕСТЕСТВЕННАЯ ФИЛОСОФИЯ

Первой культурой, которая рассмотрела эти идеи с научной точки зрения, были греки.Со времен Фалеса, около 600 г. до н. Э., Греческие философы делали логические рассуждения о физическом мире, а не полагались на миф для объяснения явлений. Сам Фалес предполагал, что вся материя произошла из воды, которая могла затвердеть до земли или испариться в воздух. Его последователи расширили эту теорию до идеи, что мир состоит из четырех элементов: земли, воды, воздуха и огня. Демокрит думал, что эти элементы состоят из атомов, мельчайших частиц, движущихся в вакууме. Другие, особенно Аристотель, полагали, что элементы образуют континуум массы, и поэтому вакуум существовать не может.Идея атома быстро утратила популярность среди греков, но никогда не была забыта полностью. Когда он был возрожден в эпоху Возрождения, он лег в основу современной атомной теории ( см. Атом).

Аристотель стал самым влиятельным из греческих философов, и его идеи доминировали в науке почти два тысячелетия после его смерти в 323 г. до н. Э. Он считал, что в природе есть четыре качества: тепло, холод, влажность и сухость. Каждый из четырех элементов состоит из пар этих качеств; например, огонь был горячим и сухим, вода была холодной и влажной, воздух был горячим и влажным, а земля была холодной и сухой.Эти элементы вместе со своими качествами в различных пропорциях образуют составляющие планеты Земля. Поскольку количество каждого качества в элементе могло быть изменено, элементы могли быть заменены друг на друга; таким образом, считалось возможным также преобразовать материальные вещества, которые были образованы из элементов свинца, например, в золото.

IV АЛХИМИЯ: ПОДЪЕМ И ЗАКАТ

Теория Аристотеля была принята ремесленниками, особенно в Александрии, Египет, которая после 300 г. до н.э. стала интеллектуальным центром древнего мира.Они думали, что металлы на земле стремятся становиться все более и более совершенными и постепенно превращаются в золото. Им казалось, что они должны иметь возможность быстрее выполнять тот же процесс в своих мастерских и так искусственно превращать обычные металлы в золото. Начиная примерно с 100 г. н.э. эта идея доминировала в умах философов, а также мастеров-металлистов, и было написано большое количество трактатов об искусстве трансмутации, которое стало известно как алхимия. Хотя никому и никогда не удавалось создать золото, в поисках совершенства металлов был открыт ряд химических процессов.

Почти в то же время и, вероятно, независимо, подобная алхимия возникла в Китае. Здесь также целью было получить золото, хотя и не из-за его денежной стоимости. Китайцы верили, что золото — это лекарство, которое может даровать долгую жизнь или даже бессмертие любому, кто его употребляет. Как и египтяне, китайцы получили практические химические знания из неверных теорий.

А Рассеивание греческой мысли

После упадка Римской империи греческие письма стали менее открыто изучаться в Западной Европе, и даже в Восточном Средиземноморье им в значительной степени пренебрегали.Однако в VI веке секта христиан, известная как несториане, чьим языком был сирийский, распространила свое влияние по всей Малой Азии. Они основали университет в Эдессе в Месопотамии и перевели большое количество греческих философских и медицинских сочинений на сирийский язык для использования среди ученых.

В VII и VIII веках арабские завоеватели распространили исламскую культуру на большей части Малой Азии, Северной Африки и Испании. Багдадские халифы стали активными покровителями науки и образования.Сирийский перевод греческих текстов был снова переведен, на этот раз на арабский, и вместе с остальным греческим изучением идей и практики алхимии снова процветали.

Арабские алхимики также контактировали с Китаем на Востоке, таким образом получив представление о золоте как лекарстве, а также греческое представление о золоте как о совершенном металле. Считалось, что особый агент, философский камень, стимулирует трансмутацию, и это стало предметом поиска алхимиков.Теперь у алхимиков появился дополнительный стимул к изучению химических процессов, поскольку они могли привести не только к богатству, но и к здоровью. Неуклонно продвигалось изучение химикатов и химических аппаратов. Были обнаружены такие важные реагенты, как едкие щелочи ( см. щелочные металлы) и соли аммония ( см. Аммиак), и оборудование для перегонки постоянно улучшалось. Раннее осознание потребности в более количественных методах также появилось в некоторых арабских рецептах, где были даны конкретные инструкции относительно количества используемых реагентов.

B Позднее средневековье

Великое интеллектуальное пробуждение началось в Западной Европе в 11 веке. Частично это стимулировалось культурным обменом между арабами и западными учеными на Сицилии и в Испании. Были созданы школы переводчиков, и их переводы передавали арабские философские и научные идеи европейским ученым. Таким образом, знание греческой науки, переданное через промежуточные языки сирийский и арабский, распространилось на научном языке латыни и таким образом в конечном итоге распространилось по всей Европе.Многие из рукописей, которые охотнее всего читали, касались алхимии.

Эти рукописи были двух типов: некоторые были почти чисто практическими, а некоторые пытались применить теории природы материи к алхимическим проблемам. Среди обсуждаемых практических вопросов была дистилляция. Производство стекла было значительно улучшено, особенно в Венеции, и теперь стало возможным построить даже лучший дистилляционный аппарат, чем арабы, и конденсировать более летучие продукты дистилляции.Среди важных продуктов, полученных таким образом, были спирт и минеральные кислоты: азотная, царская водка (смесь азотной и соляной), серная и соляная. С помощью этих мощных реагентов можно провести множество новых реакций. Слухи об открытии Китаем нитратов и производстве пороха также дошли до Запада через арабов. Китайцы сначала использовали порох для фейерверков, но на Западе он быстро стал важной частью войны. К концу 13 века в Европе существовала эффективная химическая технология.

Второй тип алхимических рукописей, переданных арабами, касался теории. Многие из этих писаний раскрывают мистический характер, который мало способствовал развитию химии, но другие пытались объяснить трансмутацию в физических терминах. Арабы основывали свои теории материи на идеях Аристотеля, но их мышление было более конкретным, чем его. Особенно это касалось их представлений о составе металлов. Они считали, что металлы состоят из серы и ртути, но не из знакомых им веществ, с которыми они были прекрасно знакомы, а из принципа ртути, придающего металлам свойство текучести, и принципа серы, делающего вещества горючими и вызывающего ржаветь.Химические реакции были объяснены с точки зрения изменения количества этих принципов в материальных веществах.

В течение 13 и 14 веков влияние Аристотеля на все отрасли научной мысли начало ослабевать. Фактическое наблюдение за поведением материи поставило под сомнение относительно простые объяснения, данные Аристотелем; такие сомнения быстро распространились после изобретения около 1450 года печати с подвижным шрифтом. После 1500 печатных работ по алхимии появилось все больше, равно как и работ, посвященных технике.Результат этого возрастающего знания стал очевиден в 16 веке.

C1 Развитие количественных методов

Среди влиятельных книг, появившихся в это время, были практические работы по горному делу и металлургии. В этих трактатах много места было уделено анализу руд на содержание в них ценных металлов, работе, которая требовала использования лабораторных весов или весов, а также разработке количественных методов ( см. Химический анализ).Работники других областей, особенно медицины, начали осознавать необходимость большей точности. Врачам, некоторые из которых были алхимиками, необходимо было знать точный вес или объем вводимых ими доз. Таким образом, они использовали химические методы приготовления лекарств.

Эти методы были объединены и активно продвигались эксцентричным швейцарским врачом Теофрастом фон Гогенхаймом, которого обычно звали Парацельс. Он вырос в горнодобывающем районе и познакомился со свойствами металлов и их соединений, которые, по его мнению, превосходили лечебные травы, используемые ортодоксальными врачами.Он провел большую часть своей жизни в ожесточенных спорах с медицинским учреждением того времени, и в процессе он основал науку ятрохимию (использование химических лекарств), предшественницу фармакологии. Он и его последователи открыли много новых соединений и химических реакций. Он модифицировал старую теорию состава металлов сера-ртуть, добавив третий компонент, соль, землистую часть всех веществ. Он заявил, что при горении дерева горит сера, испаряется ртуть, а превращается в пепел соль.Как и в случае теории серы и ртути, это были принципы, а не материальные вещества. Его акцент на горючей сере был важен для более позднего развития химии. Ятрохимики, последовавшие за Парацельсом, изменили некоторые из его смелых идей и собрали его и свои собственные рецепты приготовления химических лекарств. Наконец, в конце 16 века Андреас Либавиус опубликовал свою книгу «Алхимия», , которая систематизировала знания ятрохимиков и часто называлась первым учебником химии.

В первой половине 17 века некоторые люди начали изучать химические реакции экспериментально не потому, что они были полезны в других дисциплинах, а скорее ради них самих. Ян Баптиста ван Гельмонт, врач, оставивший медицинскую практику, чтобы посвятить себя изучению химии, использовал весы в важном эксперименте, чтобы показать, что определенное количество песка может быть сплавлено с избытком щелочи с образованием жидкого стекла, и что при этом продукт обработали кислотой, регенерировали исходное количество песка (кремнезема).Так были заложены основы закона сохранения массы. Ван Гельмонт также показал, что в ряде реакций выделялась воздушная жидкость. Он назвал это вещество газом. Было показано, что существует новый класс веществ с собственными физическими свойствами.

C2 Возрождение теории атома


Дата: 20.04.2015; вид: 2605


Природный газ | Национальное географическое общество

Природный газ — это ископаемое топливо.Как и другие ископаемые виды топлива, такие как уголь и нефть, природный газ образуется из растений, животных и микроорганизмов, которые жили миллионы лет назад.

Существует несколько различных теорий, объясняющих, как образуются ископаемые виды топлива. Наиболее распространенная теория состоит в том, что они образуются под землей в интенсивных условиях. По мере разложения растений, животных и микроорганизмов они постепенно покрываются слоями почвы, отложений, а иногда и горных пород. За миллионы лет органическое вещество сжимается.По мере того как органическое вещество продвигается глубже в земную кору, оно сталкивается с все более высокими температурами.

Сочетание сжатия и высокой температуры вызывает разрушение углеродных связей в органическом веществе. В результате этого молекулярного распада образуется термогенный метан — природный газ. Метан, вероятно, самое распространенное органическое соединение на Земле, состоит из углерода и водорода (Глава 5).

Месторождения природного газа часто находятся рядом с нефтяными месторождениями. Месторождения природного газа, расположенные близко к поверхности Земли, обычно затмеваются близлежащими месторождениями нефти.Более глубокие месторождения, образующиеся при более высоких температурах и более высоком давлении, содержат больше природного газа, чем нефти. Самые глубокие месторождения могут состоять из чистого природного газа.

Однако природный газ необязательно формировать глубоко под землей. Он также может быть образован крошечными микроорганизмами, называемыми метаногенами. Метаногены обитают в кишечнике животных (в том числе человека) и в районах с низким содержанием кислорода у поверхности Земли. Например, свалки полны разлагающегося вещества, которое метаногены распадаются на метан, называемый биогенным метаном.Процесс образования метаногенов природного газа (метана) называется метаногенезом.

Хотя большая часть биогенного метана улетучивается в атмосферу, создаются новые технологии для удержания и сбора этого потенциального источника энергии.

Термогенный метан — природный газ, образующийся глубоко под поверхностью Земли — также может улетучиваться в атмосферу. Часть газа может подниматься через проницаемые вещества, такие как пористые породы, и в конечном итоге рассеиваться в атмосфере.

Однако большая часть термогенного метана, поднимающегося к поверхности, встречается с геологическими образованиями, которые слишком непроницаемы для его выхода. Эти скальные образования называются осадочными бассейнами.

Осадочные бассейны улавливают огромные резервуары природного газа. Чтобы получить доступ к этим резервуарам природного газа, в породе необходимо пробурить отверстие (иногда называемое скважиной), чтобы газ мог выйти и быть собран.

Осадочные бассейны, богатые природным газом, встречаются по всему миру.Пустыни Саудовской Аравии, влажные тропики Венесуэлы и ледяная Арктика американского штата Аляска — все это источники природного газа. В Соединенных Штатах за пределами Аляски бассейны в основном расположены вокруг штатов, граничащих с Мексиканским заливом, включая Техас и Луизиану. Недавно в северных штатах Северная Дакота, Южная Дакота и Монтана были созданы значительные буровые установки в осадочных бассейнах.

Типы природного газа

Природный газ, добыча которого экономична и легкодоступна, считается «традиционным».«Обычный газ задерживается в проницаемом материале под непроницаемой породой.

Природный газ, обнаруженный в других геологических условиях, не всегда так просто и практично добыть. Этот газ называют «нетрадиционным». Постоянно разрабатываются новые технологии и процессы, чтобы сделать этот нетрадиционный газ более доступным и экономически выгодным. Со временем газ, считавшийся «нетрадиционным», может стать обычным.

Биогаз — это газ, который образуется при разложении органических веществ в отсутствие кислорода.Этот процесс называется анаэробным разложением и происходит на свалках или там, где разлагаются такие органические материалы, как отходы животноводства, сточные воды или побочные продукты производства.

Биогаз — это биологическое вещество, которое поступает от растений или животных, которые могут быть живыми или неживыми. Этот материал, такой как лесные остатки, можно сжигать для создания возобновляемого источника энергии.

Биогаз содержит меньше метана, чем природный газ, но его можно очищать и использовать в качестве источника энергии.

Deep Natural Gas
Deep Natural Gas — нетрадиционный газ.В то время как большинство обычных газов можно найти на глубине всего несколько тысяч метров, природный газ находится на глубине не менее 4500 метров (15000 футов) ниже поверхности Земли. Бурение глубокого месторождения природного газа не всегда экономически целесообразно, хотя методы его добычи были разработаны и усовершенствованы.

Сланцы
Сланцевый газ — еще один тип нетрадиционных месторождений. Сланец — это мелкозернистая осадочная порода, не разрушающаяся в воде.Некоторые ученые говорят, что сланец настолько непроницаем, что мрамор по сравнению с ним считается «губчатым». Толстые листы этой непроницаемой породы могут «прослоить» между собой слой природного газа.

Сланцевый газ считается нетрадиционным источником из-за сложных процессов, необходимых для доступа к нему: гидроразрыв пласта (также известный как гидроразрыв) и горизонтальное бурение. Фрекинг — это процедура, при которой открытая порода раскалывается струей воды под высоким давлением, а затем «подпирается» крошечными песчинками, стеклом или кремнеземом.Это позволяет газу более свободно вытекать из скважины. Горизонтальное бурение — это процесс бурения прямо в землю, а затем бурение сбоку или параллельно поверхности Земли.

Плотный газ
Плотный газ — это нетрадиционный природный газ, уловленный под землей в непроницаемой горной породе, что делает его чрезвычайно трудным для добычи. Для извлечения газа из «плотных» горных пород обычно требуются дорогие и сложные методы, такие как гидроразрыв и кислотная обработка.

Подкисление аналогично гидроразрыву. Кислота (обычно соляная кислота) закачивается в скважину с природным газом. Кислота растворяет плотную породу, которая блокирует поток газа.

Метан угольных пластов
Метан угольных пластов — это еще один вид нетрадиционного природного газа. Как следует из названия, метан угольных пластов обычно находится в угольных пластах, которые проходят под землей. Исторически сложилось так, что при добыче угля природный газ намеренно выпускался из шахты в атмосферу как отходы.Сегодня метан угольных пластов собирается и является популярным источником энергии.

Газ в зонах с избыточным давлением
Еще один источник нетрадиционного природного газа — это зоны с избыточным давлением. Зоны с избыточным давлением составляют 3 000–7 600 метров (10 000–25 000 футов) ниже поверхности Земли.

Эти зоны образуются, когда слои глины быстро накапливаются и уплотняются поверх более пористого материала, такого как песок или ил. Поскольку природный газ вытесняется из сжатой глины, он откладывается под очень высоким давлением в песке, иле или другом абсорбирующем материале под ним.

Зоны с избыточным давлением очень трудно добывать, но они могут содержать очень большое количество природного газа. В Соединенных Штатах наибольшее количество зон с повышенным давлением обнаружено в районе побережья Мексиканского залива.

Гидраты метана
Гидраты метана — еще один вид нетрадиционного природного газа. Метаногидраты были обнаружены совсем недавно в океанских отложениях и в районах вечной мерзлоты Арктики. Гидраты метана образуются при низких температурах (около 0 ° C или 32 ° F) и под высоким давлением.При изменении условий окружающей среды гидраты метана выбрасываются в атмосферу.

По оценкам Геологической службы США (USGS), гидраты метана могут содержать в два раза больше углерода, чем весь уголь, нефть и обычный природный газ в мире вместе взятые.

В отложениях океана на континентальном склоне образуются гидраты метана, когда бактерии и другие микроорганизмы опускаются на дно океана и разлагаются в иле. Метан, заключенный в отложениях, имеет способность «цементировать» рыхлые отложения на месте и поддерживать стабильность континентального шельфа.Однако, если вода становится теплее, гидраты метана разрушаются. Это вызывает подводные оползни и выделяет природный газ.

В экосистемах вечной мерзлоты гидраты метана образуются при замерзании водоемов, и молекулы воды создают индивидуальные «клетки» вокруг каждой молекулы метана. Газ, заключенный в замороженной решетке воды, имеет гораздо более высокую плотность, чем в газообразном состоянии. Когда ледяные клетки тают, метан улетучивается.

Глобальное потепление, текущий период изменения климата, влияет на высвобождение гидратов метана как из слоев вечной мерзлоты, так и из слоев океанических отложений.

В гидратах метана хранится огромное количество потенциальной энергии. Однако, поскольку это такие хрупкие геологические образования, способные разрушать и нарушать окружающие условия окружающей среды, методы их извлечения разрабатываются с особой осторожностью.

Бурение и транспортировка

Природный газ измеряется в кубических метрах или стандартных кубических футах. В 2009 году Управление энергетической информации США (EIA) подсчитало, что доказанные мировые запасы природного газа составляют около 6 289 триллионов кубических футов (триллионов кубических футов).

Большая часть запасов находится на Ближнем Востоке, 2 686 триллионов кубических футов в 2011 году, или 40 процентов от общих мировых запасов. Россия занимает второе место по размеру доказанных запасов, составив в 2011 году 1 680 трлн кубических футов. В Соединенных Штатах сосредоточено чуть более 4 процентов мировых запасов природного газа. <

Согласно EIA, общее мировое потребление сухого природного газа в 2010 году составило 112 920 миллиардов кубических футов (bcf). В том году Соединенные Штаты потребили немногим более 24 000 млрд куб. Футов — больше, чем любая другая страна.

Природный газ обычно добывается вертикальным бурением от поверхности Земли. От одиночного вертикального бурения скважина ограничивается обнаруженными запасами газа.

Гидравлический разрыв пласта, горизонтальное бурение и кислотная обработка — это процессы, позволяющие увеличить объем газа, к которому скважина может получить доступ, и, таким образом, повысить ее производительность. Однако такая практика может иметь негативные экологические последствия.

Гидравлический разрыв пласта или гидроразрыв пласта — это процесс, при котором открытые горные породы разделяются потоками воды, химикатов и песка под высоким давлением.Песочные подпорки открывают скалы, что позволяет газу выходить и храниться или транспортироваться. Однако для гидроразрыва требуется огромное количество воды, что может радикально снизить уровень грунтовых вод в районе и отрицательно повлиять на водную среду обитания. В результате этого процесса образуются высокотоксичные и часто радиоактивные сточные воды, которые при неправильном управлении могут протекать и загрязнять подземные источники воды, используемые для питья, гигиены, промышленного и сельскохозяйственного использования.

Кроме того, гидроразрыв может вызывать микроземлетрясения.Большинство из этих образований слишком малы, чтобы их можно было почувствовать на поверхности, но некоторые геологи и защитники окружающей среды предупреждают, что землетрясения могут вызвать структурные повреждения зданий или подземных сетей труб и кабелей.

Из-за этих негативных воздействий на окружающую среду гидроразрыв был подвергнут критике и запрещен в некоторых регионах. В других областях гидроразрыв — это прибыльная экономическая возможность и надежный источник энергии.

Горизонтальное бурение — это способ увеличения площади скважины без создания множества дорогостоящих и экологически чистых буровых площадок.После бурения прямо с поверхности Земли, бурение можно направить в сторону — горизонтально. Это увеличивает продуктивность скважины, не требуя нескольких буровых площадок на поверхности.

Подкисление — это процесс растворения кислотных компонентов и их помещения в скважину с природным газом, при котором растворяется порода, которая может блокировать поток газа.

После добычи природного газа его чаще всего транспортируют по трубопроводам, диаметр которых может составлять от 2 до 60 дюймов.

Континентальная часть Соединенных Штатов имеет более 210 трубопроводных систем, которые состоят из 490 850 километров (305 000 миль) трубопроводов, по которым газ транспортируется во все 48 штатов. Для этой системы требуется более 1400 компрессорных станций, чтобы газ продолжал свой путь, 400 подземных хранилищ, 11000 мест для доставки газа и 5000 мест для приема газа.

Природный газ также можно охладить до температуры около -162 ° C (-260 ° F) и преобразовать в сжиженный природный газ или СПГ.В жидкой форме природный газ занимает лишь 1/600 объема своего газообразного состояния. Его легко хранить и транспортировать в места, где нет трубопроводов.

СПГ транспортируется на специализированном изотермическом танкере, в котором СПГ поддерживается при температуре кипения. Если какой-либо из СПГ испаряется, он сбрасывается из зоны хранения и используется для питания транспортного судна. Соединенные Штаты импортируют СПГ из других стран, включая Тринидад и Тобаго и Катар. Однако в настоящее время США наращивают внутреннее производство СПГ.

Потребление природного газа

Хотя для разработки природного газа требуются миллионы лет, его энергия использовалась только в течение последних нескольких тысяч лет. Около 500 г. до н.э. китайские инженеры использовали природный газ, выходящий из Земли, построив бамбуковые трубопроводы. Эти трубы транспортируют газ для нагрева воды. В конце 1700-х годов британские компании поставляли природный газ для освещения уличных фонарей и домов.

Сегодня природный газ используется бесчисленными способами в промышленных, коммерческих, жилых и транспортных целях.По оценкам Министерства энергетики США (DOE), природный газ может быть на 68 процентов дешевле, чем электричество.

В жилых домах природный газ наиболее часто используется для отопления и приготовления пищи. Он используется для питания бытовой техники, такой как печи, кондиционеры, обогреватели, наружное освещение, обогреватели для гаражей и сушилки для одежды.

Природный газ также используется в более крупных масштабах. В коммерческих помещениях, таких как рестораны и торговые центры, это чрезвычайно эффективный и экономичный способ питания водонагревателей, обогревателей, сушилок и плит.

Природный газ также используется для обогрева, охлаждения и приготовления пищи в промышленных условиях. Однако он также используется в различных процессах, таких как обработка отходов, пищевая промышленность и рафинирование металлов, камня, глины и нефти.

Природный газ также можно использовать в качестве альтернативного топлива для автомобилей, автобусов, грузовиков и других транспортных средств. В настоящее время во всем мире насчитывается более 5 миллионов автомобилей, работающих на природном газе (NGV), и более 150 000 автомобилей в США.

Хотя изначально газомоторные автомобили стоят больше, чем автомобили, работающие на газе, их дешевле заправлять топливом, и они являются самыми экологически чистыми автомобилями в мире.Транспортные средства с бензиновыми и дизельными двигателями выделяют вредные и токсичные вещества, включая оксиды мышьяка, никеля и азота. Напротив, газомоторные автомобили могут выделять незначительные количества пропана или бутана, но выделяют в атмосферу на 70 процентов меньше окиси углерода.

Используя новую технологию топливных элементов, энергия природного газа также используется для производства электроэнергии. Вместо сжигания природного газа для получения энергии топливные элементы вырабатывают электричество с помощью электрохимических реакций. Эти реакции производят воду, тепло и электричество без каких-либо других побочных продуктов или выбросов.Ученые все еще исследуют этот метод производства электричества, чтобы по доступной цене применять его в электрических изделиях.

Природный газ и окружающая среда

Природный газ обычно необходимо обработать, прежде чем его можно будет использовать. При добыче природный газ может содержать множество элементов и соединений, кроме метана. Вода, этан, бутан, пропан, пентаны, сероводород, диоксид углерода, водяной пар и иногда гелий и азот могут присутствовать в скважине с природным газом.Чтобы использовать его для получения энергии, метан обрабатывается и отделяется от других компонентов. Газ, который используется для получения энергии в наших домах, представляет собой почти чистый метан.

Как и другие ископаемые виды топлива, природный газ можно сжигать для получения энергии. Фактически, это самое чистое горючее, а это значит, что при нем выделяется очень мало побочных продуктов.

При сжигании ископаемого топлива они могут выделять (или выделять) различные элементы, соединения и твердые частицы. Уголь и нефть — это ископаемые виды топлива с очень сложными молекулярными образованиями, которые содержат большое количество углерода, азота и серы.При сжигании они выделяют большое количество вредных выбросов, включая оксиды азота, диоксид серы и частицы, которые уносятся в атмосферу и способствуют загрязнению воздуха.

Напротив, метан в природном газе имеет простую молекулярную структуру: Ch5. Когда он горит, он выделяет только углекислый газ и водяной пар. Когда мы дышим, люди выдыхают те же два компонента.

Двуокись углерода и водяной пар, наряду с другими газами, такими как озон и закись азота, известны как парниковые газы.Увеличение количества парниковых газов в атмосфере связано с глобальным потеплением и может иметь катастрофические экологические последствия.

Хотя при сжигании природного газа по-прежнему выделяются парниковые газы, он выделяет почти на 30 процентов меньше CO2, чем нефть, и на 45 процентов меньше, чем уголь.

Безопасность

Как и при любой другой добыче, бурение на природный газ может привести к утечкам. Если буровая установка попадает в неожиданный карман с высоким давлением природного газа, или если скважина повреждена или разрывается, утечка может быть немедленно опасной.

Поскольку природный газ так быстро растворяется в воздухе, он не всегда вызывает взрыв или возгорание. Однако утечки представляют собой опасность для окружающей среды, которая также приводит к утечке грязи и масла в окружающие области.

Если для расширения скважины использовался гидроразрыв, химические вещества, полученные в результате этого процесса, могут загрязнить местные водные среды обитания и питьевую воду высокорадиоактивными материалами.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *