Нефть источник энергии доклад

Обновлено: 05.07.2024

Преимущества нефти и газа перед другими источниками энергии заключаются в относительно высокой теплоте сгорания и в простоте использования с технологической точки зрения.

Так, при полном сгорании 1 кг нефти выделяется 46 МДж тепла, 1 м 3 природного газа 36 МДж, 1 кг антрацита 34 МДж, 1 кг бурого угля - 9,3 МДж, 1 кг дров - 10,5 МДж. Если массу нефти принять за единицу, то для получения эквивалентного количества тепла масса антрацита должна составить 1,4; бурого угля - 5,0; дров - 4,4. Аналогичным достоинством обладает газ. Это дает огромные преимущества при транспортировке.

Теперь сравним различные энергоносители с точки зрения технологичности. Нефть и газ транспортируются, в основном, по трубопроводам, работающим в любое время года и суток. Чтобы перекачать нефть (газ), а затем подать ее (его) в топку, достаточно включить насос (компрессор), а порой просто открыть задвижку (кран). Транспортировка же твердого топлива требует обязательного проведения погрузочно- разгрузочных работ. Движение транспортных средств с углем, как правило, связано с простоями (при погрузке-разгрузке, заносах и т.д.). Загрузка твердых топлив в топку очень часто связана с большими затратами ручного труда.

Применение газа вместо угля дает большую экономию времени и средств, улучшает условия труда, а также санитарное состояние городов, жилых домов и предприятий. Поэтому в настоящее время почти все тепловые станции Урала и Европейской части России переведены на газ. проводится большая работа по газификации малых городов и сел.

Пик добычи нефти (4,06 млрд. т/год) ожидается в 2020 г., после чего ожидается период ее стабилизации. Ресурсы газа значительно более велики. Их хватит на несколько сот лет.

Таким образом, нефть и газ в ближайшей перспективе останутся основными источниками энергии для человечества.

Одной из актуальных тем во все времени добычи углеводородов является роль нефти в мировом энергетическом балансе. Нефть – один из важнейших углеводородов, добываемых сейчас, поэтому объем её запасов и оценка в сравнении с другими полезными ископаемыми занимают важнейшее место в изучении полезных ископаемых и энергетики.

Цель данной работы состоит в том, чтобы изучить последние мировые научные статьи, провести анализ по энергетическим показателям и сделать вывод о том, какое же место занимают нефть в энергетическом балансе на данным момент. Для достижения поставленных целей будут использоваться научные статьи, выпускаемые крупнейшими игроками на рынке по продаже нефти, а также научная литература.

Мировая энергетика

Энергия является движущей силой эволюции природы и основой развития цивилизации. На протяжении всего исторического периода темпы роста потребления энергии опережали темпы роста населения. С 1850 по 1990 г. Население увеличилось практически в 4,3 раза, а потребление энергии возросло в 17 раз [6].

По мнению ученых, энергия является основным ресурсом, обеспечивающим условия для существования цивилизации, а производство энергии – показателем уровня развития общества. В свою очередь, энергетика является фундаментом нашего благосостояния, определяя его реальный уровень.

Основу нынешней энергетики составляют пять источников: нефть, природный газ, уголь, гидроэнергетика и атомная энергетика, к которым в будущем могут прибавить и возобновляемые источники энергии.

Рис. 1. Текущее потребление различных видов первичных энергоресурсов в мировой энергетике [1]

Уже сейчас производимая человечеством энергия достигла почти 0,02 % от потока солнечной энергии, достигающей земной поверхности. Однако население мира обеспечено этой энергией крайне неравномерно. Подавляющая часть потребляемой на Земле энергии приходится на развитые страны. Только на долю США, где проживает всего 4 % населения планеты, сейчас приходится 20 % потребления мировых сырьевых и энергетических ресурсов. В то же время, согласно данным, опубликованным в Перспективах развития мировой энергетики, подготовленных Международным энергетическим агентством (International Energy Agency), в современном мире 1,6 млрд человек все еще не имеет доступа к электроэнергии, а 2,4 млрд человек используют в основном биомассу, т. е. дрова, для отопления и приготовления пищи. И в течение ближайших тридцати лет эти цифры практически не изменятся.

В зависимости от уровня экономического развития страны ежегодное потребление энергии (в пересчете на нефть) изменяется от 65 баррель/чел. в США до 50 баррель/чел. в Западной Европе, 33 баррель/чел. в Японии, 10 баррель/чел. в Мексике (среднемировой уровень), 0,8 баррель/чел. в Бангладеш и 0,7 баррель/чел. в Нигерии. Таким образом, разрыв между наиболее бедными и наиболее богатыми странами достигает почти 100 раз. По прогнозам к концу текущего столетия население планеты удвоится, достигнув уровня 12–13 млрд человек, после чего оно, возможно, стабилизируется. Поскольку потребление энергии подавляющей частью жителей Земли в сто раз отстает от современного уровня развитых стран (свыше 10 кВт установленной мощности на человека), даже после стабилизации населения экономическая и политическая стабилизация в мире невозможна без хотя бы частичного сокращения разрыва в уровне жизни. А это потребует сокращения разрыва в энергопотреблении между богатыми и бедными странами [6].

Рис. 2. Потребление энергии по странам на 2016 г. [3]

Как видно из рис. 2 основными потребителями энергии являются Китай и США. Несмотря на то, что Китай, являющийся самым большим мировым потребителем энергии с 2009 года, зафиксировал скачок в росте в 2016, развитие его энергопотребления серьезно замедлилось за последние 3 года в сравнении с тенденциями 2000-2013 годов. Слабый экономический рост и переход к менее индустриальной экономике, совмещенной с усилением энергоэффективности и с государственным желанием декарбонизировать экономику, вызвали сокращение потребления угля, и объясняют последние изменения.
В США потребление энергии практически не изменилось в 2016 году из-за резкого сокращения использования угля, сбалансированное легким ростом потребления нефти и газа.

Индия продолжает вносить весомый вклад в мировое энергопотребление, и обеспечивая четверть глобального роста в 2016. Mtoe – млн. тонн условного топлива в нефтяном эквиваленте.

Мировой энергетический баланс включает в себя не только потребление, но и производство энергии. Мировое производство энергии в 2016 году снизилось на 0.4% в первый раз с 2009 года.

Замедление роста производства трех источников энергии в США, вызванное низкими ценами на сырье, соответствует тенденции. Китай также значительно посодействовал данной тенденции посредством заметного сокращения добычи угля, для того, чтобы сократить выбросы CO ₂ .
Тенденция сокращения производства энергии в странах Европейского союза ускорилась благодаря истощению ресурсов нефти и газа, а также благодаря политики изменения климата, которая подразумевает отказ от угля.
Крупные экспортеры нефти и газа (Россия, Саудовская Аравия, Иран, после прекращения международных санкций), а также быстро развивающие страны (Индия и Турция) были главными участниками роста производства энергии в 2016 (рис. 3).

Рис. 3. Тенденция производства энергии в период 1990-2016 г.[3]

Нефть в мировом энергетическом балансе

Сейчас нефть является важнейшим природным ресурсом, который определяет состояние мировой экономики. Цена нефти – индикатор, который отражает состоянии мировой экономики. Казалось бы, причем тут экономика, но экономический аспект влияет очень сильно как на добычу, так и на потребление. Нефть уникальна как энергетический и нефтехимический ресурс, потому что она обеспечивает высокую рентабельность при добыче при хорошем экономическом состоянии рынка и использовании. Кроме того, её относительно легко и просто перерабатывать, а спектр получаемых из неё продуктов огромен. Поэтому она очень быстро заняла доминирующие позиции в мировой энергетике, как только были освоены технологии промышленной добычи и переработки нефти. В 1970-80-е годы её доля в мировом энергобалансе доходила почти до 50% [6].

Экономический фактор. Падение цен на нефть, замедлило рост в производстве нефти. В 2016 году рост замедлился на 0.8%. Из-за малой рентабельности были низкие инвестирования в поиски, разведку и добычу нефти и газа.
Ограниченность ресурсов. Мировая энергетика существует за счет накопленных ранее ресурсов. Эти ресурсы громадны, но скорость их потребления превышает скорость их формирования в земной коре. Истощение нефтяных ресурсов доказывает и падение темпов открытия новых гигантских месторождений нефти. К тому же добыча нефти тесно связана с технологическим вопросом, так как в земной коре ещё много месторождений с трудно извлекаемыми ресурсами.

Добыча нефти

Как уже говорилось ранее, то в производстве нефти замечено замедление роста, которое связано с экономической рентабельностью, но в тоже время увеличение добычи сырой нефти странами Среднего Востока, среди которых Саудовская Аравия, которая внесла самый большой вклад в рост, и Россией. Это связано с тем, что в этих странах нефтедоллары являются основой для поддержки их экономики. В свою очередь добыча в Иране выросла на 16% как следствие снятия международных санкций, что показывает высокую роль политики в сфере добычи и торговли ресурсов. Но в США незначительные инвестиции в разработку месторождений сланцевой нефти привели к низкому уровню добычи. Добыча нефти в Китае также снизилась из-за низких цен. Добыча нефти в Венесуэле упала до своего самого низкого уровня с 2009 года из-за кризисов в стране, Мексика опустилась до нижайшего уровня со времен 1980 года. Таким образом прослеживается плохая тенденция добычи нефти в мире (рис. 4).

Рис. 4. Тенденция добычи нефти в мире в период 1990-2016 г.[3]

Распределение ресурсов также очень сильно разнится (рис. 5).

Рис. 5. Графики распределения доказанных запасов нефти по регионам [1]

Топ-10 стран по добыче нефти на 2016 год по данным ОПЕК представлены на табл. 1.

Таблица 1. Топ-10 стран по добыче нефти

К сожалению, тенденция медленного роста добычи сырой нефти прослеживается и во входных объемах сырой нефти на нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ).

Рост выхода сырой нефти на нефтеперерабатывающие заводы был вызван производителями из Среднего Востока, в особенности Саудовской Аравией и ОАЭ, где крупные НПЗ в последние года стали удерживать прибыль в нефтеперерабатывающем секторе.

Потребление сырой нефти продолжило расти в Азии, благодаря выпуску новых НПЗ.

В Мексике и Бразилии потребление сырой нефти нефтеперерабатывающими заводами упало, что явилось следствием сокращения добычи сырья.

Закрытие НПЗ в последние года в Европе, согласованное с желанием стран Среднего Востока перерабатывать нефть "на месте", а также низкой стоимостью переработки в Северной Америке, привело к минимальным изменениям в потреблении нефти Европейскими НПЗ, несмотря на растущий спрос на нефтепродукты (табл. 2).

Таблица 2. Список стран по отправлению сырой нефти на НПЗ [3]

Нефтепродукты

Нефтепродукты – это один из важнейших ресурсов на данный момент, полученных из сырой нефти. Разберем их отдельно, так как они влияют на спрос нефти, и именно, от необходимых миру нефтепродуктов и зависит в какой-то степени добыча сырой нефти. Данный раздел тесно связан с НПЗ и открытие новых НПЗ в Китае, Саудовской Аравии и ОАЭ, вызвали рост производства нефтепродуктов.

Высокие темпы роста в развивающихся и развитых странах, таких как Китай, США, Индия, Россия и другие, требуют больших количеств нефтепродуктов, поэтому потребление в этих странах составляет порядка 1643 млн. тонн нефтепродуктов в год [3]. К основным видам нефтепродуктов используемых можно отнести бензин, керосин, лигроин. Применяются они в качестве топлива, а с темпами индустриализации и ростом использования транспортных средств передвижения на топливе, можно сделать вывод, что нефтепродукты играют важную роль в энергетике и экономике большинства стран.

Прогнозы

Мировая нефтяная промышленность обеспечена доказанными запасами до 2030 г. с перспективой продления этого срока до 2050 года. Так как положение с запасами и ресурсами нефти является более напряженными, чем для природного газа. Переход к добыче неконвенциональных видов нефти приведет к существенному росту издержек, в то время как для природного газа рост будет более медленным, а в некоторых случаях издержки могут даже снижаться. Между тем для мировой нефтяной промышленности переход к неконвенциональным запасам является более близкой и острой проблемой. Следовательно, для мировой нефтегазовой промышленности действительно актуальной является не проблема физической нехватки ресурсов, а проблема роста издержек на их добычу из-за исчерпания легкоизвлекаемых и удобно расположенных запасов. Этот фактор будет усиливать напряженность в отрасли и стимулировать развитие других видов энергетики.

До 2050 г. доля нефтяной отрасли в мировом ТЭБ будет медленно сокращаться (с 30,6 до 25,8%) при росте абсолютных объемов производства (с 3821 до 5018 млн т н.э. – на 31,3%). Темпы роста добычи и потребления газа будут существенно выше, чем нефти: к 2050 г. его потребление вырастет на 68%. Доля природного газа в мировом ТЭБ будет практически постоянной (23%). Угольная энергетика в 2010-2050 гг. вырастет в 1,31 раза. Доля угля снизится с 27,3 до 23,0%. При этом практически весь прирост отрасли произойдет до 2030 г., когда ее доля будет постоянной, после чего доля начнет падать на фоне стагнации абсолютных показателей [7].

Нефть будет по-прежнему доминировать среди энергоносителей, используемых в сфере транспорта, но ее доля в глобальном использовании энергии будет сокращаться по мере более быстрого роста других секторов.

По прогнозу Россия и Саудовская Аравия будут удерживать свои нынешние доли рынка примерно в 12% в течение следующих 20 лет [2].

Заключение

Цель и задачи, поставленные в работе выполнены. В частности, изучили и проанализировали роль нефти в мировом энергетическом балансе, сравнили с другими видами энергоресурсов и постарались сделать прогноз на будущее.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что нефть играет важнейшую роль в мировой энергетике, и такая тенденция будет продолжаться ещё как минимум 10 лет. Но с каждым годом природный газ будет укреплять свои позиции из-за ограниченности запасов нефти. В свою очередь останутся отрасли, в которых нефть останется лидирующей.

Пять видов энергии, которые начнут вытеснять нефть и газ в 2022 году

2022 год станет рекордным по масштабам перехода от ископаемого топлива к возобновляемым источникам, пишет эксперт. | 02.03.2022, ИноСМИ

Сегодня почти все согласны: чтобы свести к минимуму ущерб нашей планете и окружающей среде, мы должны отказаться от ископаемого топлива. А для этого потребуются научные и деловые новшества, пока мы ищем экологичные и возобновляемые альтернативы углю, нефти и газу.Мысль, что каждый захочет внести свою лепту в спасение мира, конечно, греет, но есть и мощные финансовые стимулы. Ожидается, что объем рынка возобновляемых источников энергии вырастет к 2030 году с 880 миллиардов долларов до почти 2 триллионов. А поскольку власти все яснее осознают важность экологического и социального управления (ESG), то и политические стимулы тоже крепнут.2022 год станет рекордным по масштабам перехода от ископаемого топлива к возобновляемым источникам. В этом году мы увидим, как новые, пока еще экзотические источники энергии, появившиеся в результате лабораторных исследований и пилотных проектов, постепенно входят в повседневную жизнь. Итак, давайте ознакомимся со списком главных трендов в энергетическом секторе на ближайший год…ИИ в энергетикеИскусственный интеллект (ИИ) в корне меняет энергетику и коммунальные услуги. В этой отрасли он используется для прогнозирования спроса и распределения ресурсов, чтобы обеспечить доступность электроэнергии в нужное время и в нужном месте с минимальными потерями. Это особенно важно для энергии из возобновляемых источников: она не может долго хранится, и ее необходимо использовать быстро и недалеко от места выработки.Всемирный экономический форум прогнозирует, что ИИ сыграет важную роль в мировом переходе к экологически чистой энергии. Эффективность повысится за счет более точного прогнозирования спроса и предложения. Кроме того, происходит переход от централизованных моделей производства и распределения электроэнергии к децентрализованным, где больше энергии вырабатывают небольшие энергосети на местах (например, солнечные фермы), а как раз для их координации и интеграции и потребуются сложные алгоритмы искусственного интеллекта. Стратегия здесь заключается в создании "интеллектуальной координации" между энергетической инфраструктурой и домами и предприятиями, где электроэнергия непосредственно потребляется.В 2021 году мы увидим больше новшеств от стартапов с творческим подходом к ИИ. Например, немецкая компания Likewatt создала сервис под названием Optiwize, который рассчитывает энергопотребление и выбросы углекислого газа. С его помощью потребители смогут отслеживать свое энергопотребление в режиме реального времени и принимать осведомленные решения об источниках энергии. Другие компании разрабатывают технологии профилактического обслуживания, чтобы повысить эффективность производства возобновляемой энергии."Зеленый" водородВодород – самый распространенный элемент во Вселенной и при сгорании почти не выделяет парниковых газов. Благодаря этим двум качествам он – крайне перспективный источник энергии. Однако исторически главная загвоздка заключалась в том, что для его сжигания требуется ископаемое топливо – а это, в свою очередь, означает выбросы углерода. Например, из угля получают "коричневый" водород, а из природного газа – "серый".С другой стороны, "зеленый" углерод вырабатывается в ходе электролиза из воды, а выработка необходимой электроэнергии из возобновляемых источников – например, ветровой или солнечной – по сути переводит процесс на безуглеродные рельсы. В этом году ряд крупных европейских энергетических компаний, среди которых Shell и RWE, взяли на себя обязательство создать первый крупный трубопровод "зеленого" водорода от ветряных электростанций в Северном море в континентальную Европу. Хотя проект завершится лишь к 2035 году, Европейский Союз также взял на себя обязательства по ряду более мелких проектов – выработать к 2030 году 40 ГВт возобновляемой энергии, которая пойдет на производство "зеленого" водорода. Это означает, что в течение десятилетия следует ждать инноваций и новых проектов в этом направлении. Один из примеров тому – первый в мире электровелосипед на водородном приводе от голландской студии дизайна MOM и австралийского стартапа LAVO. Еще один – домашние решения для зарядки электромобилей на основе водородного топлива от американского стартапа ElektrikGreen.Интернет энергииИнтернет вещей (IoT) связан с производством и распределением энергии. В его основе лежит идея децентрализации энергии – тяга к более устойчивой инфраструктуре, где энергия используется как можно скорее и ближе к месту выработки.Новая концепция энергетической инфраструктуры предполагает значительный уровень автоматизации для управления новыми технологическими платформами, а также более современную финансовую структуру рынков для облегчения торговли и распределения энергии. Ключевую роль здесь сыграет искусственный интеллект – как и другие технологические новшества (например, блокчейн), которые обеспечат прозрачную и безопасную документацию сделок и платежей. Как и Интернет вещей, Интернет энергии включает в себя область граничных вычислений и облачную архитектуру, а датчики и сканеры обрабатывают информацию как вблизи источника (то есть в точке, где электроэнергия непосредственно вырабатывается или используется), так и через удаленные центры данных. Этот технологический уровень позволит коммунальщикам принимать решения в режиме реального времени и заранее планировать необходимое обслуживание – эффективность повысится, качество обслуживания улучшится, а клиенты будут довольны.Передовые разработки в сфере возобновляемых источников энергииТехнология производства возобновляемой энергии постоянно совершенствуется благодаря запросу на экономию, эффективность и безопасность. В 2022 году мы увидим новые технологические достижения – более мощные и адаптируемые фотоэлектрические панели для выработки солнечной энергии, и лопасти турбин для гидроэнергетики и ветроэнергетики. Например, в лопастях от американского стартапа Helicoid используются структурные волокна новой конструкции, более прочные и устойчивые к повреждениям, которым не страшна ни эрозия, ни структурная усталость. Это повышает эффективность: сокращается время простоя, поскольку замена и ремонт требуются реже.В области солнечной энергетики компании вроде голландского стартапа Lusoco проектируют новые фотоэлектрические панели с использованием различных отражающих и преломляющих материалов (в том числе флуоресцентных чернил) – ускоряется процесс поглощения энергии. Панели становятся легче, дешевле и менее энергоемки в производстве и установке. Также разрабатываются новые материалы, более эффективно преобразующие энергию. Например, слитки монокристаллического кремния от Norwegian Crystals производятся с помощью гидроэнергетического процесса со сверхнизким уровнем выбросов углерода. В 2022 году совершенствование инженерных процессов станет на широкую ногу – это повысит эффективность и надежность возобновляемой энергетики.БиоэнергетикаИз биомассы или биотоплива можно получить гораздо больше потребительской энергии, чем сегодня, и в последние годы мы наблюдаем мощные попытки раскрыть ее потенциал. Для создания более эффективных видов топлива из биологических материалов (например, древесины, сельскохозяйственных культур вроде сахарного тростника или даже отходов) используются термические, химические и биологические процессы – вплоть до ферментации для производства биоэтанола и биодизеля.Хотя классификация возобновляемых источников несколько противоречива, Международное энергетическое агентство прогнозирует, что к 2023 году на биоэнергетику будет приходиться 30% производства возобновляемой энергии. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) считает, что это гарантирует, что глобальное потепление в течение века не превысит 1,5 градуса цельсия.В 2022 году проектов, посвященных новым методам преобразования биологического вещества в энергию, а также ее практическому применению, прибавится. Так, пивоварня Heineken планирует запитать свое производство в камбоджийской столице Пномпене отходами рисовой шелухи с местных ферм. В рамках проекта Группы действий по Балтийскому морю сточные воды с грузовых судов превратятся в биогазовое топливо для транспортной отрасли. А французский стартап BeFC создал бумажные биотопливные элементы, которые преобразуют глюкозу и кислород в электричество для создания новых видов нетоксичных, подлежащих переработке и экологически чистых батарей для устройств с низким энергопотреблением – например, датчиков и передатчиков Интернета вещей.

Образование нефти

Существует две теории зарождения нефти:

Органическая теория. Нефть образовалась из останков древних живых организмов ( планктон , водоросли) за десятки или сотни миллионов лет под действием давления и температуры.
Неорганическая теория. Д. И. Менделеев предположил, что образование нефти произошло в результате химической реакции при огромном давлении и температуре из неорганических веществ.

В данное время гипотеза Д.И. Менделеева не нашла значительных доказательств. Основной теорией происхождения нефти на сегодняшний день считается органическая.

Добыча нефти

На образование нефти уходит до 350 млн. лет. Наши потребности увеличиваются, но ископаемое образовывается куда медленнее. В связи в этим его принято считать невозобновляемым ресурсом.

Нефть залегает в недрах земли до 5-6 километров. Горные породы, в которых она находится, называют коллекторами. Они представляют собой твердую, плотную, пористую мочалку, в порах которой содержится само полезное ископаемое. Как же его добывают?

1-й шаг. Геологи определяют координаты и границы местонахождения нефти, а также ее состав и количество. Добыча может осуществляться тремя способами. Далее мы подробнее разберем каждый из них.
2-й шаг. Бурение. В любом из способов бурят скважину необходимой глубины и ширины.
3-й шаг. Нефть добывают одним из трех способов:

1. Фонтанный способ. Нефть поднимается на поверхность самопроизвольно благодаря повышенному давлению в коллекторе.
2. Глубинно-насосный способ. В скважину опускается цилиндр с высасывающим клапаном, при движении которого нефть засасывается в трубу и поднимается на поверхность.
3. Компрессорный способ. В скважину закачивается углеводородный газ, создавая необходимое давление для подъема нефти.
Фонтанный способ добычи нефти Глубинно-насосный способ добычи нефти Компрессорный способ добычи нефти

После добычи ископаемое перерабатывают и получают компоненты, из которых создают необходимые для нас продукты.

Применение нефти

Читайте также:

Нефть источник энергии доклад

Мировая энергетика

Нефть в мировом энергетическом балансе

Добыча нефти

Нефтепродукты

Прогнозы

Заключение

Образование нефти

Добыча нефти

Применение нефти