Районирование северных территорий российской Федерации по использованию природного газа в качестве энергоносителя (на примере республики Саха (Якутия)

Районирование северных территории Российской Федерации по перспективности применения природного газа в качестве энергоносителя

П.И. Тарасов, канд. техн. наук, зам. директора по научной работе ООО «Перспектива-М», г. Екатеринбург

В.С. Селин, профессор, д-р экон. наук, главный научный сотрудник Института экономических проблем им. Г.П. Лузина, КНЦ РАН,

г. Мурманск

М.Л. Хазин, профессор, д-р техн. наук, Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург

О.В. Голубев, канд. техн. наук, Уральский государственный университет путей сообщения, г. Екатеринбург

В.В. Фурзиков, заместитель начальника департамента разработки нового семейства дизелей, ООО «Уральский дизель-моторный

завод», г. Екатеринбург_

Территория за Полярным кругом составляет небольшую часть площади Российской Федерации, но на ее долю приходится значительная часть неразведанных извлекаемых запасов нефти и природного газа. О залежах углеводородов в Арктике известно давно, но лишь в последние годы началось их освоение. Доступ к ним обеспечивается по Северному морскому пути, связывающему также страны Европы и Европейскую часть России с Дальним Востоком и рынками Азии.

Одним из важнейших направлений государственной поддержки районов Севера стало реформирование существующего организационного и финансового механизмов так называемого «северного завоза», в ходе которого выполняется поставка всего необходимого для жизни и производственной деятельности населения. Среди факторов, определяющих дискомфортность жизнедеятельности населения на Севере, ведущее место принадлежит продолжительности периода транспортной доступности и степени освоенности данной территории [1].

Например, Республика Саха (Якутия) - это уникальная по разнообразию, количеству и качеству природных полезных ископаемых территория, где официально зарегистрировано 1823 месторождения 58 видов минерального сырья. Наиболее важные из них - месторождения алмазов (82 % запасов России), сурьмы (82 %), урана (61 %). Также на долю республики приходится 47 % разведанных запасов угля, 35 % -природного газа и нефти Восточной Сибири и Дальнего Востока. При этом более 16 тысяч потенциальных месторождений остаются слабоизученными [2].

Однако на этих территориях при достаточно больших расстояниях между населенными пунктами, месторождениями, объектами экономической деятельности и хозяйствования сохраняется неразвитой транспортная система. Общеизвестно, что для эффективного освоения любой территории необходима хорошо спланированная транспортная инфраструктура.

В работе [1] районирование северных территорий рассмотрено с позиций их транспортной доступности за счет водных видов транспорта - морского и речного. Наземные же виды транспорта - железнодорожный и автомобильный рассмотрены лишь по факту их реального присутствия на территории. В таблице представлена классификация районирования территории Крайнего Севера и приравненных к ним местностей по признаку продолжительности периода их транспортной доступности.

Классификация районирования территории Крайнего Севера и приравненных к ним местностей по продолжительности периода их транспортной доступности [1]

Группа района Характеристика района Территории

I Доступны менее 3 месяцев Эвенкийский АО, северные районы Красноярского края, Чукотский АО, центральные районы республики Саха

II Доступны от 3,1 до 6 месяцев Районы Магаданской области, Красноярского края, северные районы Камчатского края

III Доступны от 6,1 до 9 месяцев Северные районы Сахалинской, Томской области, районы Приморского края

IV Доступны более 9 месяцев Все районы Амурской области, Республика Алтай, районы Архангельской области, Хабаровского края

В районы I группы товары (продукция) завозятся большей частью речным транспортом, причем продолжительность навигации на большинстве расположенных здесь рек - не более трех месяцев. Для районов, расположенных по побережью морей, ограничение завоза связано с суровыми ледовыми условиями. В периоды, когда навигация становится невозможной для доставки сюда грузов, прибегают к использованию ледокольной проводки, которая приводит к значительному удорожанию завоза.

Рис. 1 Районирование территории республика Саха (Якутия) по продолжительности периодов доступности отдельных территорий

Специфика районов II и III групп заключается в том, что большое количество грузов поступает в порты этих районов, а уже оттуда доставляется в конкретные пункты. Завоз грузов напрямую зависит от состояния морской и речной навигаций.

Районы, принадлежащие к 1V группе, имеют железные дороги общего пользования и/или автодороги с твердым покрытием федерального значения, и/или продолжительность морской или речной навигации - более 9 месяцев.

На рис. 1 представлена схема районирования территории Республики Саха (Якутия) в соответствии с классификацией, представленной в таблице.

Таким образом, с точки зрения транспортной доступности Республика Саха (Якутия) отличается уникальным районированием: северные и центральные районы относятся к I группе доступности, куда часть грузов доставляется Северным морским путем, а южные районы относятся к IV группе (с наилучшей доступностью), куда товары (продукция) доставляются через Транссибирскую магистраль и Ленский порт Осетрово. Следовательно, для северных районов территории Республики задача разработки и внедрения мероприятий по улучшению их транспортной доступности приобретает особую актуальность.

В целях кардинального улучшения условий проживания населения северных районов Республики Саха (Якутия) необходимо повысить их транспортную доступность за счет выстраивания и развития транспортной сети, способной функционировать не зависимо от условий «северного завоза». На рис. 2 представлена сеть «облегченных» железных дорог для соединения наиболее крупных населенных пунктов Западной Якутии: Якутск - Мирный - Усть-Кут -Удачный - Тикси (или Юрюнг-Хая) и в первую очередь Мирный - Удачный [3].

Полноценное и комплексное освоение северных территорий возможно на основе строительства и эксплуатации сети автомобильных и железных дорог, при этом предпочтение следует отдать сооружению «облегченных» железных

Рис. 2 Предлагаемая схема прокладки «облегченных» железных дорог

дорог. Это обусловлено тем, что при эксплуатации обычной для материковой части страны конструкции железной дороги, в условиях Арктики не всегда будет возможно ее загрузить так, чтобы достичь уровня ее рентабельной эксплуатации. Дополнительную проблему будет создавать неизбежная перегрузка с одного вида транспорта на другой. Стоимость строительства путей для специальной «облегченной» железной дороги будет значительно ниже, ввиду уменьшения материалоемкости и объема работ (рельсы, шпалы, высота полотна и т.д.). Предлагаемый (облегченный) вид железной дороги позволит использовать известные преимущества узкоколейных железных дорог (скорость строительства, эффективность), ликвидировав их основной недостаток -необходимость перегрузки при переходе с узкой колеи на нормальную (1520 мм) и обратно [4, 5].

Авторы неоднократно акцентировали внимание специалистов на необходимости разработки перспективных энергосиловых установок для горнодобывающей техники и транспортных средств, предназначенных в первую очередь для работ по освоению Арктических и Северных территорий, Дальнего Востока и Якутии в XXI в. Перспективным энергоносителем для всей техники на ближайшие десятилетия станут природный газ и электроэнергия, вырабатываемая ГЭС, газопоршневыми и газотурбинными электростанциями, работающими на природном газе [5, 6]. Таким образом, для освоения Северных и Арктических территорий нами предлагается максимально использовать природный газ, находящийся там в достаточном количестве, и электроэнергию, производимую электростанциями, работающими на природном газе.

Для широкого применения любого энергоносителя необходима развитая инфраструктура. Например, для использования электроэнергии нужны не только электростанции, но и развитая система линий электропередач. В Западной Якутии имеется переизбыток электроэнергии, но недостаточное количество потребителей. Необходима система ЛЭП, позволяющая передавать избыточную часть электроэнергии

в другие регионы РФ. В то же время в этом регионе недостаточное внимание уделяется развитию электрифицированного транспорта: железнодорожного и троллейвозного. Потребность, условия, эффективность и другие факторы имеются, но нет программы их внедрения. Следовательно, необходимо разработать еще и систему комплексного использования электроэнергии.

В этой части нами предлагается использовать для транспортировки горной массы на дальние расстояния (факт 20 км, проект 180 км) в условиях ГОКов Якутии более экономичный по эксплуатационным расходам электротранспорт (троллейвозный, железнодорожный). Для снижения капитальных затрат на их сооружение в условиях территорий, которые еще не скоро впишутся в систему РЖД, предлагается строить транспортные коридоры, позволяющие объединить различные регионы Якутии, т.е. мультимодальные системы, основанные на базе территориального расположения месторождений твердых полезных ископаемых и прокладки «облегченных» железных дорог нормальной колеи - 1520 мм. На территориях, где нет возможности использовать электротранспорт - в качестве моторного топлива использовать исключительно природный газ.

В качестве источников газового моторного топлива можно использовать отдельные малые месторождения газа, не включенные в государственную систему, а также месторождения, находящиеся на завершающей стадии эксплуатации, включая и те из них, где добыча газа стала экономически нецелесообразной.

Для ускоренного освоения месторождений рассматриваемого региона России актуальным несомненно становится использование техники, оснащенной двигателями, работающими на сжиженном природном газе (СПГ). Многие отрасли промышленности заканчивают производство и испытание соответствующих энергосиловых установок промышленного транспорта. Например, разработан российский опытный газотурбовоз - ГТ-1, предназначенный для эксплу-

Рис. 3 Принципиальная схема доставки и использования СПГ в качестве топлива в силовых установках транспортных средств, применяемых для ускоренного освоения Арктической зоны Республики Саха

атации на неэлектрифицированных участках железных дорог [7]. Также разрабатываются силовые установки для речного флота и горнодобывающей отрасли.

Такому развитию событий способствует действующий проект «Ямал СПГ», предусматривающий строительство завода по производству СПГ мощностью 16,5 млн т в год, который должен обеспечить всю территорию и в первую очередь - районы опережающего развития.

К достоинству рассматриваемого северного региона России относится наличие судоходных рек, обеспечивающих выход в моря Северного ледовитого океана: Анабар, Оленек, Лена, Яна, Индигирка, Колыма. В устьях этих рек необходимо создавать инфраструктурные комплексы по хранению СПГ и его дальнейшего использования в качестве моторного топлива различных транспортных средств. На участках, где невозможна навигация по рекам, необходимо изучать возможность прокладки путей облегченных железных дорог вдоль долин рек. Такие же дороги целесообразно прокладывать и в широтных направлениях (рис. 3).

Следовательно, для создания комфортных условий жизни и труда населения и обеспечения транспортной доступности районов Крайнего Севера целесообразно:

- формировать транспортные коридоры на основе технологических дорог для карьеров с использованием для этого горной массы, накопленной в отвалах ГОКов;

- развивать газораспределительные сети для использования природного газа на транспорте и электростанциях;

- разработать и организовать промышленное производство специализированной техники, работающей на природном газе, для горнодобывающей отрасли, автомобильного, железнодорожного, морского и речного видов транспорта;

- создать новые виды горнодобывающей техники (автопоезда) и железнодорожной техники (газотурбовозы, подвижной состав для «облегченной» железной дороги).

Северные районы РФ в настоящее время остаются территорией с ограниченной транспортной доступностью.

Для преодоления этого недостатка требуются комплексные усилия специалистов всех заинтересованных компаний и отраслей по внедрению новых методов и технологии освоения природных богатств районов Крайнего Севера.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ:_

1. Васильев ВВ., Селин B.C. Методология комплексного природохозяйственного районирования северных территорий и российской Арктики. - Апатиты: Изд. Кольского научного центра РАН, 2013. - 260 с.

2. Месторождения Якутии https://ru.wikipedia.org/ wiki/ Месторождения_Якутии.

3. Тарасов П.И., Хазин ММ., Фурзиков В.В. Применение природного -газа в качестве моторного топлива техники горнодобывающих предприятий // Горная промышленность. - 2017.-М1 (131). — С. 66-68.

4. Тарасов П.И. Освоение кимберлитовых месторождений как основа для создания новой техники и технологии, а также строительства транспортного коридора в Якутии. -Екатеринбург: УрО РАН, - 2016. -72с.

5. Яковлев ВЛ., Тарасов ПМ.,Журавлев А.Г. Новые специализированные виды транспорта для горных работ. -Екатеринбург: УрО РАН, - 2011. - 375 с.

6. Тарасов П.И., Хазин МЛ., Фурзиков В.В. Природный газ - перспективное моторное топливо карьерного автотранспорта для районов Севера // Горная промышленность. - 2016.-М6.-С. 51-52.

7. Газотурбовоз ГТ-1 https://ru.wikipedia.org/wiki/ Газотурбовоз ГТ-1