Рахман АЛШАНОВ, ректор университета "Туран", д.э.н., профессор, "Казахстанская правда", 5 октября

Минерально-сырьевая база мира: сроки исчерпания и возможности новых материалов
Серьезную обеспокоенность вызывает минерально-сырьевая база мировой экономики, промышленности, энергетики. Общие ресурсы составляют 2040 млрд. т. Объемы ежегодной добычи достигли 21 млрд. т. При сохранении существующих масштабов добычи динамика запасов основных минеральных ресурсов может быть следующей:
Имеющийся на данное время баланс мировых ресурсов полезных ископаемых позволяет при сохранении сложившегося уровня добычи обеспечить до 3 000 г. только марганцем, никелем, магнием, цинком, литием. Наиболее быстрое истощение ожидается по запасам олова, свинца. Учитывая значительные объемы добычи, запасов хромовой руды может хватить до 2 150 г., медной – до 2 300 г, железной руды, бокситов – до 2 500 г. Эти показатели могут изменяться исходя из динамики добычи. При снижении спроса на отдельные металлы сроки их добычи могут увеличиваться. Так, если авиастроители все больше будут применять вместо алюминия новые композитные материалы, автомобилестроители – углепластик, то потребности в глиноземе и стали могут сокращаться, а добыча бокситов, железной руды снизится. Подобное может произойти и с другими рудами и металлами.
В решении проблемы могут быть найдены различные пути. Один из них – это активное повторное использование путем переработки лома, отходов. Так, в настоящее время по свинцу эти показатели составляют порядка 80%, по цинку более 50, серебру 37, стали 6%. В Индии, Китае повторное, вторичное использование пластмасс достигло 47% и продолжает увеличиваться. В Германии более половины бумаги получают из переработанной макулатуры. Очевидно, что вторичное использование станет со временем мощной индустрией и будет оказывать нарастающее воздействие на состав сырьевой базы. Основной путь – это поиск новых запасов минерального сырья, включая ресурсы морского, океанического дна. Значительны возможности космической геодезии, использование которой окажет существенное воздействие на выявляемые объемы ресурсов.
Третий, перспективный путь – создание новых материалов, в т. ч. и в нанотехнологии. Полученные результаты показывают широкие перспективы уникальных материалов, превосходящих существующие металлы. Так, уменьшение размера зерна металла с 10 микрон до 10 нанометров дает повышение прочности в 30 раз. По экспертным оценкам, в ближайшие десятилетия 90% материалов будут заменены принципиально новыми, что приведет к революции в различных областях техники. О перспективности работ по новым материалам свидетельствует и тот факт, что в настоящее время 22% мировых патентов выдаются на изобретения в этой области.
Растет спрос на новые материалы на основе керамики, композиционные материалы с полимерной и металлической матрицами, интерметаллиды, жаропрочные сплавы с монокристаллической структурой и др.
Обнадеживающие результаты получены при разработке новых стеклокристаллических, сверхпроводящих материалов, мембран и мембранных технологий, в компьютерном конструировании новых продуктов и технологий их изготовления, самораспространяющемся высокотемпературном синтезе (СВС).
В мире расширяется выпуск биополимеров. Спрос на биопластику, особенно в сфере упаковки, автомобильной промышленности, производстве игрушек, ковров, электроники, переживает настоящий бум. В 2010 году объем мирового производства биопластиков составил 700 тыс. т, а к 2015-му ожидается рост этого показателя более чем вдвое – до 1,7 млн. т. Лидируют в выпуске этой продукции Латинская Америка, а также Европа, Северная Америка. Ускоренными темпами растет производство в Азии.
Значительным потенциалом в создании новых материалов обладает химическая отрасль. По данным ООН, в мире ежегодно появляется более 1,5 тыс. новых химических веществ в дополнение к производимым 80 тыс. Интенсивно развивается углехимия. Современные технологии позволяют получать из угля более 130 химических полупродуктов, а в последующем производить более 5 тыс. наименований продукции. В настоящее время намечается прорыв в использовании инженерной пластики и углеродного волокна, композиционных материалов при производстве автомобилей. Углеродное волокно является оптимальным материалом для снижения веса автомобиля, так как он в 10 раз прочнее стали и на 75% легче ее. Число подобного рода применения новых материалов растет быстрыми темпами. Так, объем мирового рынка углепластиковых композитов в 2010 г. достиг 80 тыс. т. Ожидается, что потребление этого материала к 2020 году вырастет в 3–4 раза, до 240–360 тыс. т.
Таким образом, перед миром стоят три важнейшие задачи в обеспечении устойчивой сырьевой базы глобальной экономики. Первое – поиск новых месторождений, особенно на океаническом и морском дне, второе – рациональное использование имеющегося потенциала, включая повторное применение, третье, стратегическое – ускоренное создание мощной индустрии новых материалов на основе широкого использования достижений всех отраслей науки.

Динамика мировых ресурсов полезных ископаемых
(млн. т)

	2010	2050	2100	2150	2300	2500	3000
Железная руда	800 000	704 000	584 000	464 000	104 000	–	–
Бокситы	75 000	66 000	55 000	44 000	12 000	0	–
Марганцевая руда	23 000	22 480	21 830	21 180	19 230	16 630	10 130
Никель	12 600	12 538	12 452	12 374	12 139	11 829	11 054
Медь	3 700	3 052	2 242	1 432	0	–	–
Хромовая руда	2 740	1 820	1 100	0	–	–	–
Магний	2 200	2 169	2 130	2 091	1 974	1 818	1 584
Титан	692	464	179	–106
Цинк	680	679	678	677	675	672	666
Свинец	247	83	0	–	–	–	–
Олово	17	3	0	–	–	–	–
Литий	13,8	13,08	12,8	11,9	9,2	5,6	3,4

*Рассчитано автором на основе опубликованных данных

Топливно-энергетические ресурсы
Более острая ситуация складывается с мировыми топливно-энергетическими ресурсами. Нефть продолжает оставаться доминирующим энергоресурсом. В 2011 г. на нефть приходилось 33% мирового энергопотребления, уголь 30,3, газ 23,7, гидроэнергию 6,5, атомную энергетику 4,9, ВИЭ (энергия ветра, Солнца, геотермальная энергия, бытовые отходы и учитываемая биомасса) 1,6%.
Производственные мощности по добыче топливных ресурсов растут. В 2012 г. в мире насчитывалось 3,75 млн. действующих буровых установок, что на 9% больше, чем в 2010 г. 35% мировой добычи нефти и 32% газа приходятся на морские месторождения. Темпы добычи опережают темпы открытия новых месторождений. Баланс складывается негативный.
Увеличение спроса на энергию, моторное топливо не сопровождается такими же темпами изы­скания новых запасов нефти, газа, урана, угля. Усилия мирового сообщества по разведке невозобновляемых источников энергии позволили увеличить оценки запасов сырья в 2011 г. и скорректировать период обеспеченности нефтью до 54 лет вместо 46 лет на конец 2010 г. По газу в результате повышения оценок залежей природного газа в Туркменистане, Иране, Китае и США (сланцевого газа) предполагаемый срок исчерпания увеличен с 59 лет до 64. По углю расчетный период потребления сокращен с 118 лет до 112. В 2011 году Международное энергетическое агентство (МЭА) пришло к выводу о том, что глобальных запасов природного газа хватит на ближайшие 250 лет.
Многочисленные прогнозы по использованию топливно-энергетических ресурсов, сопровождаемые различными сценариями развития, строятся на главном – ресурсы исчерпываются, а значит, нужно максимально снижать потребление данных видов и все больше переходить на возобновляемые источники энергии, заменять на новые.
Переход на новые источники энергии и создание материалов с заранее заданными свойствами приведут к вытеснению минерального топлива и сырья из оборота мировой торговли.

Динамика мировых запасов топливно-энергетических ресурсов
(млн. т)

Годы	2010	2050	2100	2150	2200	2500	3000
Уголь	826 000	590 000	295 000	0	–	–	–
Нефть	170 800	18 000	–172 000	–	–	–	–
Газ	187 490	71 000	–74 000	–	–	–	–
Уран	5,469	3,321	0,636	–	–	–	–

Новое моторное топливо, альтернативные двигатели – веление времени
Одним из главных потребителей нефтепродуктов является автомобильная отрасль. Современный парк легковых автомобилей насчитывает свыше 900 млн. ед. Потребление моторного топлива достигло 800 млн. т, или 21% всех производимых нефтепродуктов. Эти потребности растут с увеличением парка автомобилей. В 2011 г. в мире выпущено 85,2 млн. автомобилей, в т. ч. 75,9 млн. легковых, включая пикапы и внедорожники. В КНР выпуск составил 18,4 млн. шт., США 8,6, Японии 8,4, Германии 6,3, Республике Корее 4,6 млн. шт. Ожидается, что к 2020 г. их число достигнет 1,8–2,5 млрд. шт.
В настоящее время в мире усиленно ведутся работы по созданию и увеличению выпуска более экономичных, компактных, гибридных автомобилей, электромобилей, переводу автодвигателей на газ. Так растет высокими темпами выпуск автомобилей на сжиженном газе. В 2020 г. их число вырастет до 65 млн. против 29,1 млн. в 2010 г. Многие страны ведут в этом направлении усиленную работу. В Париже весь муниципальный транспорт переведен на метан.
В мире развернулись работы по более широкому использованию жидкого топлива из угля. В Китае построен завод мощностью 24 тыс. т баррелей в сутки по прямому сжижению угля. К 2020 г. выпуск этого вида жидкого топлива вырастет в 15 раз и достигнет 30 млн. т. В США к 2014 г. будет запущен самый передовой завод по производству жидкого топлива из угля мощностью 20 тыс. баррелей в сутки. Аналогичные проекты разрабатывают целый ряд стран.
Лидером мирового производства гибридных автомобилей стала компания Toyota, которая выпустила более 3 млн. таких автомобилей. В настоящее время "Тойота Мотор Корпорэйшн" реализует 16 моделей гибридных автомобилей в 80 странах мира.
В выпуске электромобилей (ЭМ) лидирующие позиции занимают Китай, Германия. В начале 2011 г. в ФРГ насчитывалось лишь 2,3 тыс. таких машин. В 2020 г. намечено довести немецкий электромобильный парк до 1 млн. ед., а в 2030 г. – до 6 млн. ед.
В Китае полномасштабное производство электромобилей намечено на 2013 г. В стране активно создается соответствующая инфраструктура. Так, для поддержки легкового электротранспорта в г. Шэньчжэне в 2012 году построено 12,7 тыс. станций для зарядки электромобилей. По оценкам аналитиков банка HSBC, к 2020 году доля Китая на мировом рынке электротранспортных средств вырастет до 35% с 2,7%, которые он занимает в 2012 г.
В США намечено довести к 2015 г. парк электромобилей и гибридных автомобилей до 1 млн. шт., что позволит сократить потребление нефти на 2,5%. К 2030 г. эти показатели в этой стране многократно возрастут. По прогнозу, к этому периоду ½ автомобильного парка США будут составлять ЭМ, что существенно сократит потреб­ление нефти, половина которой в настоящее время идет на нужды автомобилистов.
Ряд автоконцернов с 2012 г. увеличивают долю углепластиков в изготовлении автомобилей, что снизит вес машины и уменьшит расходы топлива. Ведущие автопроизводители (Ford Motor и др.) расширяют выпуск экономичных сверхкомпактных и компактных автомобилей.
Другим направлением является перевод автомобилей на биотопливо – этанол и биодизельное топливо. В 2009 г. в мире действовали 575 заводов общей мощностью 80, 6 млн. т этанола в год и 460 заводов совокупной мощностью 67,7 млн. т биодизеля. Общемировое производство биодизеля в 2011 г. составило 24,3 млрд. литров. Основными производителями являются ЕС – 48% общемирового производства биодизеля, Южная Америка – 24%, США – 18%.
Доля биоэтанола в топливном балансе США выросла до 24%. Уровень в 50 млрд. литров достигнут к 2012 г., а в 130 млрд. будет достигнут к 2017 г. В Китае потребление биотоплива в 2010 г. возросло до 17,7 млн. т, в том чис­ле биодизеля до 11 млн., этанола – до 6,7 млн. В Бразилии выпуск этанола вырос до 32,6 млрд.л. в 2010/11 г. На эти цели используется порядка 50% сахарного тростника, или более 200 млн. т. Бразильский этанол удовлетворяет до 30% потребностей страны в автомобильном топливе.
Мировое производство биотоплива в 2010 г. увеличилось на 17%, достигнув рекордных 105 млрд. л – по сравнению с 90 млрд. л в 2009 году. В качестве автомобильного топлива применялось 57 млрд. л этилового спирта.
В 2011 году США произвели 967 млн. галлонов биотоплива, что гораздо выше показателей 2009 года, когда производство составило 516 млн. галлонов биотоплива, однако в 2010 производство сократилось до 343 млн. галлонов, а в 2011 г. вновь резко возросло. Предполагается, что к 2020 г. мировой выпуск биотоплива удвоится. В ЕС поставлена задача – обеспечить включение биоэтанола в состав автомобильного бензина с 5,75% в 2010 г., до 8 в 2015 г., в 2020 г. – до 20%.
Драматическое соревнование по полному переводу автомобилей на альтернативное топливо до 2065 г., когда завершится нефтяная эпоха, пока не в пользу первого. Темпы высокие, но масштабы еще недостаточны. Необходимо 10-кратное увеличение. При этом нужно учитывать, что в мире растет ропот по поводу широкого использования кукурузы, рапса, сои, сахарного тростника и других культур для выпуска биотоплива. В связи с этим идет активный поиск альтернативных культур.
Ряд зарубежных экспертов в числе рентабельных источников этанола рассматривает многолетние степные травы. По расчетам, засеянные на 49 млн. акр., к 2030 г. они потенциально станут источником ежегодного получения 139 млрд. галлонов этанола. Одной из перспективных культур, пригодных для выпуска биотоплива, рассматриваются галофиты. В США, Саудовской Аравии, Египте получен однолетний галофит саликорния, который может занять одно из лидирующих мест среди масличных культур. Для его применения в промышленном производстве биотоплива необходимо наладить выращивание районированной культуры на засоленных почвах в больших объемах. Специалисты считают, что для выращивания этой масличной культуры пригодны засоленные земли Казахстана.
Во многих странах, учитывая негативные тенденции чрезмерной автомобилизации, взят курс на переход к малогабаритным, экономичным автомобилям, более широкое использование мотоциклов и особенно велосипедов.
В целом в мире взят активный курс на мягкий переход в не нефтяную эпоху. 65 лет очень небольшой срок. И даже если будут найдены новые источники нефти, в принципиальном плане они проблему не решат. Справедливости ради нужно отметить, что эти запасы, по мнению отдельных геологов, могут многократно вырасти при масштабных геологических изысканиях. Однако пока это предположения, хотя и довольно смелые. И мировая экономика не может полагаться на эти суждения. Нужны серьезные гарантии. Ведь одних только занятых в этой сфере 75 млн. чел., а владельцев легковых автомобилей свыше 1 млрд. чел.
Развернувшееся в мире движение за широкое внедрение энерго­сберегающих технологий, массовой экономии всех видов энергии находит поддержку практически во всех государствах. Повышение КПД всех ТЭЦ, ГРЭС, разработка новых высокоэкономичных двигателей и многое другое в центре внимания ученых, специалистов всего мира.

Мировое производство биотоплива
(тыс. барр./сут.)

Годы	2005	2006	2007	2008	2009
Всего	661,4	854,5	1 127,0	1 489,7	1 635,5
США	260,6	335,0	457,3	649,7	746,4
Бразилия	276,4	307,3	395,7	486,3	477,5
ФРГ	41,8	77,8	85,1	71,7	64,2
Франция	10,9	16,6	28	51,4	62,6
Китай	21,5	28,1	34,7	42,3	45
Аргентина	0,2	0,7	7,8	15,5	23,7
Канада	4,6	5,2	15,4	18	20,8
Таиланд	1,6	2,6	4,2	13,4	17,4
Италия	7,8	13,8	10,2	14,1	14,1
Колумбия	0,5	4,6	4,9	5,9	10,9
Бельгия	0,02	0,49	3,2	5,8	10,6
Польша	2,3	4,6	3,6	7	9,6
Австрия	1,6	2,4	5,5	5,7	8,1
Ямайка	2,2	5,2	4,9	6,4	6,9
Индия	3,9	4,5	4,7	4,8	6,2
Малайзия	0	1,1	2,5	4,5	5,7
Австралия	0,6	1,7	2,1	3,4	5,2
Респ. Корея	0,2	0,9	1,7	3,2	5
Чехия	2,5	2,5	2,2	2,8	4,9
Финляндия	0,2	0,4	1,4	2,5	4,5
Великобритания	0,9	3,8	3,2	4,9	4,0
Литва	0,2	0,5	0,8	1,7	2,4
Парагвай	0,6	0,8	1,1	1,7	2,2
Перу	0,3	0,4	0,9	2	2,1
Индонезия	0,2	1,5	2,2	2	1,8
Дания	1,4	1,4	1,4	1,8	1,8

*Источник: EIA

Возобновляемые источники энергии – высокие темпы внедрения
Стратегически важным курсом энергетики стала реализация курса на создание и расширение использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Глобальные инвестиции в ВИЭ в 2011 г. достигли 260 млрд. долл., что выше на 5%, чем в 2010 г. и почти в пять раз больше 53,6 млрд. долл., уровня 2004 г. Из возобновляемых источников энергии в 2011г. удовлетворено 16,7% мирового потребления энергии, эта доля постепенно растет. По прогнозу американской компании Shell international Petroleum, уже к 2020 г. за счет ВИЭ может быть удовлетворено до 20% всех мировых потребностей в энергии. В последующий период этот показатель может достичь 50%.
В настоящее время в 118 странах разработана программа развития возобновляемых источников энергии. Лидируют США, Китай, ЕС. В США инвестиции в ВИЭ увеличились за год на 33% и в 2011 г. достигли 55,9 млрд. долл. Инвестиции Китая в эту сферу составили 47,4 млрд. долл.
В США за период с января по сентябрь 2011 г. доля возобновляемых источников энергии составила 12%. В то же время атомными электростанциями произведено 10,6% от общего объема электроэнергии. США получает электроэнергию из ВИЭ посредством гидроэлектростанций, доля которых составила 4,35%, биомассы (3,15%), биотоплива (2,57%), ветровых турбин (1,45%), геотермальных установок (0,29%) и солнечных батарей (0,15%).
Темпы развития мирового рынка систем солнечной энергетики (ССЭ) достаточно высокие. Суммарные мощности фотоэлектрических станций в 22 странах в 2009 г. составили 22,9 ГВт, в т. ч. в Германии – 9,8 ГВт; Испании – 3,4; Японии – 2,6; США – 1,7; Италии – 1,2; Респуб­лике Корее – 0,5; Чехии – 0,5; Бельгии – 0,4; Китае – 0,3; Франции – 0,3; Индии – 0,1 ГВт. Согласно данным Solarbuzz, рост мирового спроса на фотоэлектричество в 2014 г. составит 35 ГВт. Долгосрочный прогноз развития отрасли от IMS Research остается позитивным: в 2015 г. как минимум в 34 странах будет установлено более 100 МВт фотоэлектрических мощностей (в 2010 г. этот показатель составил всего 13). Растут мощности по выпуску кремниевой продукции, солнечных элементов.
Из общего объема выпуска солнечных элементов на кристаллические приходится 75%, тонкопленочные 25.
В 2011 г. наблюдался резкий, 36-процентный скачок мирового объема инвестиций в солнечную энергетику – до 136,6 млрд. долл. Самые большие инвестиции были осуществлены в проектах крупных солнечных парков промышленного масштаба (open space-PV). Этот сектор увеличился с 138,3 млрд. долл. в 2010 г. до 145,6 млрд. долл. в 2011 г. Среди больших профинансированных проектов были: Amrumbank West – оффшорная ветровая электростанция 288 МВт в Германии стоимостью 1,3 млрд. долл., 272 МВт ветровая электростанция Seigneurie de Beaupre в Канаде за 756 млн. долл., и 92,5 МВт Hanas Ningxia Yanchi Gaoshawo солнечная тепловая станция в Китае стоимостью 354 млн. долл.
Второй по величине категорией инвестиций стала распределенная солнечная генерация BAPV (солнечные панели, установленные на крышах зданий). Инвестиции в этот сектор достигли 73,8 млрд. долл. в 2011 г. против 60,4 в 2010 г.
Крупнейшим сегментом рынка альтернативной энергетики становится ветроэнергетика. Инвестиции в ветроэнергетику составили 74,9 млрд. долл. На конец 2009 года в мире было установлено около 152 ГВт ветроэнергетических установок. В настоящее время ими вырабатывается 1,5% потребляемой электро­энергии в мире. В Дании при помощи ветра получают свыше 20% электроэнергии, в Испании – 10%, Германии – 8%. По мнению экспертов, при масштабных энергосберегающих мероприятиях ветроэнергетика может обеспечить 29,1% мирового производства электроэнергии к 2030 году и 34,2% – к 2050-му. Ожидается, что к 2030 г. мировые расходы на ВИЭ превысят 7 трлн. долл.
По оценке, суммарный теоретический потенциал ВИЭ на несколько порядков превышает современный уровень мирового потребления первичных топливно-энергетических ресурсов. Годовой энергетический потенциал солнечной радиации на поверхности Земли в 3 000 раз выше общего количества потребляемой в мире первичной энергии. Значительными потенциалами обладают биомасса, ветер, геотермальная и приливная энергия. Активная разработка новых технологий и их полномасштабное внедрение позволят в значительной мере использовать эти неиссякаемые природные, космические ресурсы и обеспечить человечество надежными источниками энергии.

Мировое производство солнечных элементов

Годы	2004	2005	2006	2008	2009	2010	2011	2012	2013
Всего, мВт	1 195	1 759	2 521	7 100	10 700	10 800	13 800	17 400	22 300

Окончание следует