Прежде всего, в распоряжении мировой энергетики имеются огромные залежи каменного угля. Уголь – старейший промышленный энергоресурс, обеспечивший успех промышленной революции в XIX веке. Ни один другой источник не занимал такой доминирующей позиции – в начале прошлого века доля угля в мировой энергетике превышала 60 %. Но сейчас она постоянно снижается (рис. 13) и, видимо, в течение текущего века будет оставаться на уровне 20 % или чуть выше. Основные причины, обусловившие снижение доли угля в мировой экономике, связаны с неудобством использования твердого топлива, трудностью автоматизации процессов его переработки, относительно низкой калорийностью угля, что делает нерентабельным его перевозки на большие расстояния, и экологическими проблемами, возникающими при его использовании. Практически все недостатки, свойственные углю как энергоресурсу, присущи и другим твердым горючим ископаемым, например, горючим сланцам и торфу, использование которых в энергетике имеет только местное значение.

Главным же достоинством угля является большой объем его запасов, накопленных в ходе биологической эволюции. Ресурсы каменного угля в земной коре огромны. Они распределены достаточно равномерно, так что пока нет проблем с его источниками. Наибольшими запасами обладают три страны – США, Россия и КНР (рис. 35).

Рис. 35. Доказанные извлекаемые мировые запасы угля. Серым цветом показана доля антрацита и коксующегося угля, темно-красным – низкосортного лигнита

Несмотря на снижение доли угля в мировой энергетике, его мировая добыча продолжает увеличиваться и уголь даже частично отвоевывает некогда утраченные позиции. Особенно велика его доля в производстве электроэнергии: в КНР она составляет около 75 %, а в США – около 50 %. Однако использование угля в энергетике связано с серьезными экологическими проблемами, начиная от высокого уровня эмиссии оксидов серы, азота и тяжелых металлов и кончая более высоким, по сравнению с нефтью и природным газом, удельным выбросом диоксида углерода. До сих пор не удалось также решить проблему рентабельной конверсии угля в жидкое топливо, несмотря на почти столетнюю историю этих попыток.

Пока ни одна крупная промышленная страна мира не испытывает недостатка в угле и, в связи с проблемами с другими источниками энергии, в последнее время в ряде развитых стран мира, прежде всего в США, предпринимались усилия по разработке более эффективных и экологически чистых технологий использования угля в энергетике. Департамент энергетики США выступил в свое время с инициативой создания нового поколения экологически более чистых способов получения энергии из угля. Предполагалось, что типовая угольная электростанция XXI века будет использовать в качестве топлива не непосредственно уголь, а синтез-газ (смесь СО и водорода) или водород, получаемые путем его предварительной газификации (рис. 36). Необходимый для газификации кислород должен производиться относительно дешевым мембранным разделением воздуха. Из очищенного от серо– и азотсодержащих соединений и твердых примесей синтез-газа на основе мембранных технологий можно было бы выделять водород для использования в качестве экологически чистого топлива для газовых турбин и топливных элементов. Образующийся вместе с водородом монооксид углерода путем паровой конверсии можно превращать в дополнительное количество водорода и углекислый газ, а последний – удалять из полученных газов без его выделения в атмосферу, что позволило бы снизить антропогенный вклад в парниковый эффект. Предполагалось, что в периоды минимума нагрузки часть полученного синтез-газа будет использоваться для выработки синтетических жидких углеводородов (СЖУ), необходимых для замещения истощающихся природных нефтяных ресурсов и производства синтетических моторных топлив, отвечающих новым жестким экологическим стандартам.

Рис. 36. Интегрированная технология экологически чистого использования угля на основе его газификации

Однако ставка на передовые технологии в производстве и использовании ресурсов угля пока не оправдалась – затраты на создание и эксплуатацию экологически чистых угольных электростанций оказались столь велики, что, несмотря на серьезную государственную поддержку, энергетические компании не могут обеспечить их конкурентоспособность. А после появления на энергетическом рынке США дешевого и доступного сланцевого газа, переход на который позволяет решить и экологические проблемы, в том числе реально снизить эмиссию диоксида углерода, интерес к чистой угольной энергетике заметно упал.