Нам сильно повезло, что мы живём в том периоде человеческой истории, когда научно-техническое развитие происходит очень быстро. И если в процессе жизни и деятельности сначала нам что-то может казаться невозможным, а то и вовсе фантастическим, то со временем некоторые прогнозы не сбываются, и происходит что-то невообразимо удивительное в прямом смысле этого слова. В рамках данной публикации делается небольшой обзор вопросов, связанных с производственным балансом мировых энергоресурсов с выделением в них роли альтернативной энергетики и различных видов ископаемого топлива. Особое внимание в работе уделено падению добычи традиционной нефти или, как её ещё называют конвенциональной, и постепенному восполнению этого падения добычей из плотных пород (сланцев) на примере США.

Краткий обзор мировых энергоресурсов даёт хорошую возможность оценить прошлую и буквально «вчерашнюю» ситуацию в мире и возможность прогноза (при условии сохранения геополитической ситуации в мире). В рамках настоящей работы для того, чтобы можно было более корректно оценить значимость каждой из топливно-энергетических сфер, все они были приведены к одной общей единице измерения (эксаджоуль). Если рассмотреть историю добычи и производства первичных источников энергии за последние 55 лет (рис. 1), то можно увидеть, что несмотря на стремление человечества к уходу от потребления горючих ископаемых, их производство продолжает расти, как суммарно, так и по-отдельности, а их роль по-прежнему остаётся доминирующей. Так, суммарная доля нефти, газа и угля в топливно-энергетическом мировом балансе в 2024 году составила 88.8% (рис. 1). При этом доли угольной, нефтяной и газовой отраслей оказались сопоставимы между собой и составляют 29.6% (уголь), 35.1% (нефть) и 24.1% (газ).

На самые молодые зелёные виды энергии (солнечная, ветряная и биотопливо) плюс геотермальная и биомасса, на которые в последнее время возлагаются очень большие надежды, сейчас пока приходится всего лишь 3.6% производства. Более значительный вклад вносят зелёные технологии, связанные с гидро- и ядерной энергетикой (7.6%). Таким образом, с высокой вероятностью можно прогнозировать, что в нашем будущем горючие ископаемые ещё очень долгое время будут на первом месте в производстве энергии, тепла, движения и различных видов работы. Однако, это вовсе не означает, что не стоит заниматься развитием других направлений получения энергии, т.к. очевидно, что уже сегодня вклад альтернативной и традиционной возобновляемой энергетики в единой размерности вполне сопоставим с добычей газа или угля 50 лет назад (рис. 1).

Сравнение суммарного роста производства или добычи за последние 20 лет (рис. 2а) может давать большие надежды на альтернативные виды топлива и энергии в будущем. В целом все они показали огромный рост. Абсолютным лидером среди них оказалась солнечная энергия (+799%), далее биотопливо (+401%) и ветряная энергия (+372%). Более скромные показатели имеют геотермальная энергия и биомасса (+125%). Самый наименьший прирост производства показала ядерная энергетика (+3%). Добыча нефти, газа и угля хоть не имеет таких значительных показателей, тем не менее, стабильно растёт. Прирост добычи ископаемых видов топлива составил 19–45% в период 2005 по 2024 гг.

В целом динамика роста добычи (производства) альтернативного топлива и энергии в последние годы является весьма стабильной (рис. 2б), поэтому её показатели можно пробовать использовать для прогноза ближайшего будущего. Таким образом, при условии сохранения общих темпов роста доля альтернативных источников может вырасти с 3.6% в 2024 г. до более значимых 13% к 2036 г. (рис. 3).

На протяжении последних 80 лет добыча нефти в мире почти всё время идёт в уверенный рост с небольшими периодами спада (рис. 4). Если рассмотреть добычу по странам, то можно увидеть, что за этот период существовало только три лидера по добыче – это Россия (СССР), США и Саудовская Аравия. Доля добычи нефти, которая приходится на эти три страны за последние 10 лет, составила около 40% от общей мировой.

На рис. 4 особое внимание на себя обращает США, у которой с 1985 по 2008 г. был постепенный и очень существенный спад добычи нефти с 10580 до 6783 тыс. баррелей в сутки. Однако, после 2008–2009 гг. произошёл значительный рост добычи нефти – более, чем в 2 раза, и в 2024 г. добыча нефти составила 20135 тыс. баррелей в сутки.

Исчерпание запасов традиционной нефти и колоссальное потребление жидких углеводородов в США на протяжении многих лет формировало острый дефицит углеводородов (рис. 5а). Как результат, эта страна и её экономика долгие годы сильно зависела от внешних поставок энергоносителей. Однако, в последнее время значительный рост добычи достиг таких величин, что США фактически полностью перешла на самообеспечение углеводородами (рис. 5а) и стала одним из главных экспортёров нефти в мире. Этот рост, главным образом, произошёл за счёт двух составляющих (рис. 5б) – добыча сланцевой нефти и производство сжиженных углеводородных газов (natural gas liquids), которые в России называют ШФЛУ (широкая фракция лёгких углеводородов).

Особого внимания заслуживает сланцевая нефть, которую добывают из термически зрелых нефтематеринских пород (это плотные породы, обогащённые органическим веществом). Рентабельность её добычи стала возможной благодаря развитию и широкому внедрению горизонтального бурения скважин с многостадийным гидроразрывом пласта. Цена такой нефти является весьма высокой. На рис. 5в хорошо видно, что когда цена нефти на рынке снижалась ниже 50 долларов в 2016 и 2020 гг., то добыча сланцевой нефти сильно снижалась, что вероятно связано с её рентабельностью. Но добыча возобновлялась и далее росла в последующие годы, когда цена нефть поднималась выше 50 долларов. Конечно, многих волнует вопрос: а каким ресурсом обладает добыча сланцевой нефти, и насколько долго она сможет обеспечивать рост и дальнейшую добычу? Но в рамках данного исследования не имеет смысла искать ответ на этот вопрос. Подробный обзор и хороший анализ уже есть в литературе, например, в работе (Иванов и др., 2024).

Какие важные выводы можно из этого сделать? Несмотря на разные пессимистические прогнозы находятся люди, которые верят в своё дело, а при возникновении благоприятных рыночных условий происходит успешная реализация и совершенствование различных технических идей, как это произошло со сланцевой нефтью в США. Таким образом, глядя на опыт США, необходимо понимать, что каждая страна, ведущая добычу традиционной нефти на своих территориях, потенциально обладает дополнительным огромным резервом в виде зрелых нефтематеринских пород, и при возникновении благоприятных экономических факторов, этот резерв может оказаться хорошим дополнением для поддержания уровней добычи.

Вторым важным наблюдением является постоянно растущая роль альтернативной энергетики, главным образом, солнечной, ветряной, биотопливной. При этом необходимо отметить, что добыча и потребление горючих ископаемых тоже продолжает постоянно расти. Таким образом, в последнее время доля самых молодых зелёных видов энергии, включая геотермальную и биомассу, пока составляет всего лишь около 3.6%. Однако, эта сфера ещё может обладать существенным потенциалом для своего роста. При условии сохранения дальнейших темпов роста доля альтернативных источников может достичь 13% к 2036 г.