ЭНЕРГЕ́ТИКА

ЭНЕРГЕ́ТИКА, об­ласть хо­зяй­ст­вен­но- эконо­мич. дея­тель­но­сти, нау­ки и тех­ни­ки, ох­ва­ты­ваю­щая энер­ге­тич. ре­сур­сы, про­из­вод­ст­во, пе­ре­да­чу, пре­об­ра­зо­ва­ние, ак­ку­му­ли­ро­ва­ние и рас­пре­де­ле­ние разл. ви­дов энер­гии. Её це­лью яв­ля­ет­ся обес­пе­че­ние про­из-ва энер­гии пу­тём пре­об­ра­зо­ва­ния пер­вич­ной, при­род­ной энер­гии во вто­рич­ную, напр. в элек­трич. или те­п­ло­вую, энер­гию. При этом про­из-во энер­гии ча­ще все­го про­ис­хо­дит в неск. ста­дий: по­лу­че­ние и кон­цен­тра­ция энер­ге­тич. ре­сур­сов; пе­ре­да­ча ре­сур­сов к энер­ге­тич. ус­та­нов­кам; пре­об­ра­зо­ва­ние с по­мо­щью элек­тро­стан­ций пер­вич­ной энер­гии во вто­рич­ную; пе­ре­да­ча вто­рич­ной энер­гии по­тре­би­те­лям. Сум­мар­ное по­треб­ле­ние пер­вич­ной энер­гии в ми­ре со­став­ля­ет (здесь и да­лее при­во­дят­ся по­ка­за­те­ли на 1.1.2017): нефть 31,5%, уголь 28%, при­род­ный го­рю­чий газ 22%, био­то­п­ли­во 10%, АЭС 5,5%, гид­ро­энер­гия 2%, про­чие ис­точ­ни­ки энер­гии 1%. То­п­лив­но-энер­ге­тич. ре­сур­сы – важ­ней­ший фак­тор ми­ро­вой по­ли­ти­ки и ус­пеш­но­го раз­ви­тия ми­ро­вой эко­но­ми­ки. Ми­ро­вое по­треб­ле­ние пер­вич­ных энер­го­ре­сур­сов оце­ни­ва­ет­ся при­мер­но в 10 млрд. т неф­тя­но­го эк­ви­ва­лен­та в год. По оцен­кам Ми­ро­во­го энер­ге­тич. со­ве­та, к 2020 оно воз­рас­тёт ещё на 50–55%.

Э. ка­ж­до­го го­су­дар­ст­ва функ­цио­ни­ру­ет в рам­ках соз­дан­ной энер­ге­ти­че­ской сис­те­мы (энер­го­сис­те­мы), ко­то­рая пред­став­ля­ет со­бой со­во­куп­ность всех звень­ев це­поч­ки по­лу­че­ния, пре­об­ра­зо­ва­ния, рас­пре­де­ле­ния и ис­поль­зо­ва­ния всех ви­дов энер­гии, свя­зан­ных в од­но це­лое общ­но­стью ре­жи­ма и не­пре­рыв­но­стью про­цес­са про­из-ва и рас­пре­де­ле­ния элек­трич. и те­п­ло­вой энер­гии, т. е. ис­точ­ни­ков энер­го­ре­сур­сов, элек­тро­стан­ций, кот­лов, тур­бин, ге­не­ра­то­ров, бой­ле­ров, ли­ний элек­тро­пе­ре­да­чи, транс­фор­ма­то­ров и по­тре­би­те­лей элек­трич. энер­гии. Клю­че­вы­ми по­ка­за­те­ля­ми дея­тель­но­сти энер­го­сис­те­мы яв­ля­ют­ся ус­та­нов­лен­ная мощ­ность элек­тро­стан­ций (сум­ма пас­порт­ных мощ­но­стей всех ге­не­ра­то­ров элек­тро­стан­ции, ко­то­рая мо­жет ме­нять­ся в про­цес­се ре­кон­ст­рук­ции дей­ст­вую­щих ге­не­ра­то­ров или ус­та­нов­ки но­во­го обо­ру­до­ва­ния), вы­ра­бот­ка элек­тро­энер­гии (как пра­ви­ло, их еди­нич­ная элек­три­че­ская мощ­ность бы­ва­ет от 500 до 1000 и бо­лее МВт) и по­треб­ле­ние элек­тро­энер­гии. Э. при­ня­то де­лить на тра­ди­ци­он­ную и не­тра­ди­ци­он­ную энер­ге­ти­ку.

Традиционная энергетика 

в нач. 21 в. – осн. по­став­щик элек­тро­энер­гии в ми­ре. Её по­лу­ча­ют на элек­тро­стан­ци­ях (ТЭС, АЭС, ГЭС). Те­п­ло­вая энер­ге­ти­ка (те­п­ло­энер­ге­ти­ка) – ос­но­ва Э., ис­поль­зу­ет энер­гию, вы­де­ляе­мую при сго­ра­нии ор­га­нич. то­п­ли­ва; до­ля вы­ра­ба­ты­вае­мой те­п­ло­вы­ми элек­тро­стан­ция­ми (кпд до 35%) элек­тро­энер­гии в ми­ре ок. 75% (в РФ 64,25% на 1.1.2017). ТЭС под­раз­де­ля­ют­ся на па­ро­тур­бин­ные элек­тро­стан­ции, га­зо­тур­бин­ные элек­тро­стан­ции, па­ро­га­зо­вые элек­тро­стан­ции, на ко­то­рых энер­гия пре­об­ра­зу­ет­ся с по­мо­щью па­ро­га­зо­тур­бин­ной ус­та­нов­ки, ди­зель­ные элек­тро­стан­ции. Па­ро­тур­бин­ные элек­тро­стан­ции де­лят­ся на кон­ден­са­ци­он­ные элек­тро­стан­ции (КЭС) и те­п­ло­элек­тро­цен­тра­ли (те­п­ло­фи­ка­ци­он­ные элек­тро­стан­ции). КЭС, ра­бо­таю­щие в энер­го­сис­те­мах РФ, на­зы­ва­ют так­же ГРЭС. ТЭС яв­ля­ют­ся осн. ис­точ­ни­ка­ми элек­тро­энер­гии на тер­ри­то­рии Рос­сии, США и боль­шин­ст­ва стран Ев­ро­пы.

Ядер­ная энер­ге­ти­ка ис­поль­зу­ет атом­ные элек­тро­стан­ции (так­же от­но­сят­ся к ТЭС) для про­из-ва элек­трич. и те­п­ло­вой энер­гии, об­ла­да­ет вы­со­ким кпд (до 80%). По­дав­ляю­щее боль­шин­ст­во АЭС на­хо­дит­ся в стра­нах Ев­ро­пы, Сев. Аме­ри­ки, Во­ст. Азии и на тер­ри­то­рии быв. СССР. По до­ле АЭС в вы­ра­бот­ке элек­тро­энер­гии пер­вен­ст­ву­ет Фран­ция (ок. 80%), в РФ – 18,73%. Наи­боль­шее ко­ли­че­ст­во АЭС – в США (62), Фран­ции (19), Япо­нии (17), РФ (10).

Гид­ро­энер­ге­ти­ка ис­поль­зу­ет энер­гию дви­жу­щей­ся во­ды, гл. обр. для про­из-ва элек­трич. энер­гии на гид­ро­элек­три­че­ских стан­ци­ях; до­ля вы­ра­ба­ты­вае­мой элек­тро­энер­гии ГЭС (кпд 92–95%) в ми­ре ок. 14%, в Нор­ве­гии и Бра­зи­лии ок. 100%, в РФ 17,01%. Для ак­ку­му­ли­ро­ва­ния элек­тро­энер­гии пред­наз­на­че­ны гид­ро­ак­ку­му­ли­рую­щие элек­тро­стан­ции (ГАЭС; кпд 70%).

Ми­ро­вые ли­де­ры по про­из­вод­ст­ву элек­тро­энер­гии (млрд. кВт·ч): Ки­тай 5320, США 4325, Ин­дия 1170, Рос­сия 1035, Япо­ния 1017; наи­боль­шие по­тре­би­те­ли: Ки­тай 4700, США 3920, Рос­сия 1020.

Нетрадиционная (альтернативная) энергетика

Не­об­хо­ди­мость раз­ви­тия не­тра­диц. Э. обу­слов­ле­на ог­ра­ни­че­ни­ем до­бы­чи при­род­ных го­рю­чих ис­ко­пае­мых (из-за ис­то­ще­ния их за­па­сов), уже­сто­че­ни­ем эко­ло­гич. тре­бо­ва­ний к их ис­поль­зо­ва­нию, по­яв­ле­ни­ем но­вых вы­со­ко­эф­фек­тив­ных энер­ге­тич. тех­но­ло­гий, воз­ник­но­ве­ни­ем но­вых за­дач энер­го­по­треб­ле­ния и др. Ха­рак­тер­ные осо­бен­но­сти не­тра­диц. Э. – эко­ло­гич. чис­то­та, боль­шие за­тра­ты на ка­пи­таль­ное строи­тель­ст­во (напр., для со­ору­же­ния сол­неч­ной элек­тро­стан­ции мощ­но­стью 1000 МВт тре­бу­ет­ся по­крыть до­ро­го­стоя­щи­ми зер­ка­ла­ми пло­щадь ок. 4 км²) и ма­лая еди­нич­ная мощ­ность.

К не­тра­диц. Э. от­но­сят­ся во­зоб­нов­ляе­мые ис­точ­ни­ки энер­гии, вклю­чаю­щие пре­об­ра­зо­ва­ние энер­гии сол­неч­ной ра­диа­ции (см. Ге­лио­тех­ни­ка, Ге­лио­уста­нов­ка, Ге­лио­элек­три­че­ская стан­ция), внутр. те­п­ло­ты Зем­ли (см. Гео­тер­маль­ная элек­тро­стан­ция), энер­гии вет­ра (см. Вет­ро­энер­ге­ти­ка, Вет­ро­элек­три­че­ская стан­ция), при­ли­вов (см. При­лив­ная элек­тро­стан­ция); ми­ни-ГЭС и мик­ро­ГЭС; тех­но­ло­гии по­лу­че­ния био­то­п­ли­ва (см., напр., Био­газ); маг­ни­то­гид­ро­ди­на­ми­че­ские ге­не­ра­то­ры (МГД-ге­не­ра­то­ры), а так­же не­тра­диц. тех­но­ло­гии ис­поль­зо­ва­ния тра­диц. не­во­зоб­нов­ляе­мых ис­точ­ни­ков энер­гии (то­п­лив) – про­из-во син­те­ти­че­ско­го жид­ко­го то­п­ли­ва, во­до­уголь­но­го то­п­ли­ва, тех­но­ло­гии по пе­ре­ра­бот­ке вто­рич­ных твёр­дых бы­то­вых от­хо­дов, но­вые энер­ге­тич. ус­та­нов­ки или пре­об­ра­зо­ва­те­ли (в т. ч. с пря­мым пре­об­ра­зо­ва­ни­ем) раз­ных ви­дов энер­гии в элек­три­че­скую и те­п­ло­вую, управ­ляе­мый тер­мо­ядер­ный син­тез и др.

Так­же мож­но вы­де­лить важ­ное бла­го­да­ря сво­ей мас­со­во­сти по­ня­тие – ма­лая энер­ге­ти­ка (упот­реб­ля­ют­ся так­же тер­ми­ны «ло­каль­ная», «рас­пре­де­лён­ная», «ав­то­ном­ная» Э.). Ча­ще все­го так на­зы­ва­ют элек­тро­стан­ции мощ­но­стью до 30 МВт с аг­ре­га­та­ми еди­нич­ной мощ­но­стью до 10 МВт. К ним мож­но от­не­сти ма­лые элек­тро­стан­ции на ор­га­нич. то­п­ли­ве (напр., ди­зель­ные, га­зо­порш­не­вые элек­тро­стан­ции, га­зо­тур­бин­ные ус­та­нов­ки ма­лой мощ­но­сти на ди­зель­ном и га­зо­вом то­п­ли­ве) и др.

Энергетика Российской Федерации

Для управ­ле­ния Еди­ной нац. (об­ще­рос­сий­ской) эле­кт­рич. се­тью соз­да­но Пуб­лич­ное ак­цио­нер­ное об-во «Фе­де­раль­ная се­те­вая ком­па­ния Еди­ной энер­ге­ти­че­ской си­сте­мы» (ос­но­ва­на в 2002), в зо­не от­вет­ст­вен­но­сти ко­то­рой на­хо­дят­ся 139,1 тыс. км вы­со­ко­воль­т­ных ма­ги­ст­раль­ных ЛЭП и 934 под­стан­ции об­щей мощ­но­стью бо­лее 332 тыс. МВА. Цент­ра­ли­зов. опе­ра­тив­но-дис­пет­чер­ское уп­рав­ле­ние в Единой энергетич. системе (ЕЭС) осу­ще­ст­в­ля­ет АО «Сис­тем­ный опе­ра­тор Еди­ной энер­ге­тической сис­те­мы», в ко­то­рое по тер­ри­то­ри­аль­но­му при­зна­ку вхо­дит 7 объ­е­ди­нён­ных энер­ге­тич. сис­тем (ОЭС): Цен­тра, Се­ве­ро-За­па­да, Юга, Ср. Вол­ги, Ура­ла, Си­би­ри, Вос­то­ка. Все энер­го­си­сте­мы со­еди­не­ны меж­си­стем­ны­ми вы­со­ко­вольт­ны­ми ЛЭП на­пря­же­ни­ем 220–500 кВ и вы­ше и ра­бо­та­ют в син­хрон­ном ре­жи­ме (па­рал­лель­но). Элек­т­ро­энер­ге­тич. ком­плекс ЕЭС России (все дан­ные на 1.1.2017) на­счи­ты­ва­ет бо­лее 10700 ЛЭП на­пря­же­ни­ем 110–1150 кВ, вклю­ча­ет ок. 700 эле­кт­ро­стан­ций сум­мар­ной мощ­ностью (тыс. МВт) 236,34, из них во­зоб­нов­ля­е­мые ис­точ­ни­ки энер­гии – 0,086 (ок. 0,2%). Рас­пре­де­ле­ние мощ­но­стей по ОЭС (тыс. МВт): Це­нт­ра – 52,88, Се­ве­ро-За­па­да – 23,57, Юга – 20,60, Ср. Вол­ги – 27,00, Ура­ла – 51,13, Си­би­ри – 51,97, Во­сто­ка – 9,19; из них сум­мар­ная ус­та­нов­лен­ная мощ­ность на ТЭС – 160,24 (67,80%), ГЭС – 48,08 (20,34%), АЭС – 27,92 (11,82%). В РФ про­из­водит­ся элек­тро­энер­гии (млрд. кВт·ч) 1048,5, в т. ч. ТЭС вы­ра­ба­ты­ва­ют 614,35 (64,25%); ГЭС – 178,30 (17,01%); АЭС – 196,14 (18,73%).

Осн. на­прав­ле­ния раз­ви­тия Э. в РФ: оп­ти­ми­за­ция по­треб­ле­ния имею­щих­ся ре­сур­сов (напр., соз­да­ние тех­но­ло­гии ис­поль­зо­ва­ния по­пут­но­го неф­тя­но­го га­за, сжи­гае­мо­го в ат­мо­сфе­ре в объ­ё­ме ок. 14,5 млрд. м³/год, ос­вое­ние тех­но­ло­гии сжи­га­ния ка­мен­но­го уг­ля в ко­тель­ных), строи­тель­ст­во мощ­ных элек­тро­стан­ций, объ­е­ди­няе­мых в энер­го­сис­те­мы для круп­ных пром. рай­онов; ши­ро­кое вне­дре­ние ма­лой энер­ге­ти­ки, ис­поль­зо­ва­ние во­зоб­нов­ляе­мых ис­точ­ни­ков энер­гии и др.

Э. как наука изу­ча­ет за­ко­ны и ме­то­ды пре­об­ра­зо­ва­ния по­тен­ци­аль­ной энер­гии при­род­ных энер­ге­тич. ре­сур­сов в ви­ды энер­гии, ис­поль­зуе­мые в хо­зяй­ст­вен­но-эко­но­мич. дея­тель­но­сти, соз­да­ние но­вых и со­вер­шен­ст­во­ва­ние су­ще­ст­вую­щих средств пре­об­ра­зо­ва­ния. Ос­но­вы­ва­ет­ся на сис­тем­ном ме­то­де ис­сле­до­ва­ний, изу­ча­ет за­ко­но­мер­но­сти, объ­ек­тив­ные тен­ден­ции и оп­ти­маль­ные про­пор­ции раз­ви­тия Э. как еди­но­го це­ло­го; фор­ми­ру­ет кон­цеп­цию оп­ти­маль­но­го управ­ле­ния, изу­ча­ет ком­плекс­ные про­бле­мы Э., вклю­чая влия­ние Э. на ок­ру­жаю­щую сре­ду, про­бле­мы раз­ви­тия на­уч­но-тех­нич. про­грес­са. Отеч. энер­ге­тич. на­уч. шко­ла бе­рёт на­ча­ло от ис­то­рич. ГОЭЛРО пла­на, соз­да­на в 1930-х гг. Г. М. Кржи­жа­нов­ским. Боль­шое зна­че­ние име­ли тру­ды В. В. Бо­ло­то­ва, В. И. Вей­ца, А. В. Вин­те­ра, В. А. Ки­рил­ли­на, Л. А. Ме­лен­ть­е­ва, М. А. Ша­те­ле­на и др.