Безальтернативная энергетика

Ученые предлагают миру все новые и новые альтернативы нефти, углю и газу. Речь идет о ряде довольно смелых идей, экономическая осуществимость которых, впрочем, пока является предметом споров

Неискушенную публику поражает, так сказать, полет мысли изобретателей, заставляющих нас взглянуть на привычные вещи под неожиданным ракурсом. Есть предложение использовать движения человека или животного. Ученые пытаются создать батареи, которые бы накапливали энергию, выделяемую за время ежедневной активности человеческого тела. Эти батареи можно было бы использовать для зарядки ноутбуков, мобильных телефонов и других электрических приборов личного пользования. Другие специалисты предлагают использовать удары человеческого сердца. Вроде бы даже изготовлен MP3-плеер, питание к которому поступает от микрогенератора, напоминающего кольцо на пальце.

Кроме того, британцы выпустили специальную машину для сбора мусора, для зарядки аккумуляторов которой используется сам мусор. В сутки такой мусоровоз собирает с улиц 25 тонн отходов, которые сортируются на специальной станции, а затем используются для производства энергии. Ту же энергию можно задействовать для уличного освещения.

Из не столь оригинальных, но более продуманных разработок можно отметить проект компании Mitsubishi. Новый вид транспорта под названием "зеленый автомобиль" ездит исключительно на растительном масле. Американцы в свою очередь предложили биодизель на основе крокодилового масла. По их словам, этот вариант лучше растительного, поскольку стоит гораздо меньше. Однако наиболее перспективным считается биотопливо на основе зеленых водорослей. Эту идею активно поддерживает основатель Microsoft Бил Гейтс, один из богатейших людей во всем мире. Здесь, кстати говоря, недавно совершен технологический скачок: ученые научились производить биотопливо из мокрых водорослей. Прежде необходимо было сначала высушивать добытую из-под воды биомассу.

В общем, мировая научная общественность включилась в гонку по поиску новых возобновляемых источников энергии, поскольку прежние альтернативные углеводородам источники уже не выглядят столь экзотично. Эта экзотичность порой отвлекает от сути. К примеру, движения животных (и как частный случай человека) испокон веков использовались в качестве привода для разных механизмов. Достаточно вспомнить ослика на мельнице или раба на галере. Использование силы земного притяжения тоже далеко не ново. Именно на этом основана работа, к примеру, гидроэлектростанций. Кстати говоря, этот ресурс, видимо, удержит свои позиции — даже несмотря на то что с экологической точки зрения он далеко не безупречен.

"Идеи, конечно, осуществимы. Но вопрос в масштабах. Дело в том, что потребность в энергетических ресурсах колоссальна. И новые направления вряд ли смогут заменить такие традиционные источники энергии, как нефть и газ. Если прошлый век считался веком нефти, то этот век признан веком газа.

Нельзя забывать, что при использовании нефти и газа, кроме энергетических, решается масса других проблем. В частности, производится масса полезных товаров повседневного спроса. Они окружают нас, и отказаться от них невозможно. Так что нефть и газ в ближайшее столетие будут незаменимыми.

Другое дело в пропорциях. Есть регионы, где количество солнечных дней приближается к количеству дней в году. Там целесообразно использовать солнечную энергию. Есть регионы, которые характеризуются достаточно сильными ветрами. В Северном море, в Голландии очень много ветровых электростанций. Без сомнения, это возобновляемая энергия. Но «ветровики» дают только энергию и не дают никаких химических элементов, в отличие от нефти и газа. Так что даже если бы можно было всю землю покрыть ветровыми электростанциями, это не решило бы проблему современной промышленности".

Общей проблемой альтернативной энергетики остается ее низкая эффективность, особенно в промышленных масштабах. Суммарные затраты на производство нередко превышают количество полученной энергии. Новые технологии позволяют существенно уменьшить расходы, но до экономической эффективности традиционной энергетики всем возможным альтернативам пока далеко. К примеру, солнечные батареи за весь срок службы выработают немногим больше энергии, чем уйдет на их производство. Да и неравномерность их работы из-за климатических условий резко ограничивает применение этой технологии. С ветряными электростанциями та же проблема, которая во всех вариантах (а особенно в морском) усугубляется чрезвычайно высокой стоимостью оборудования, его монтажа и эксплуатации.

Несколько "равномернее" солнечных батарей и обычных ветряков работают ветровые циклонные электростанции. Но и у них наблюдаются аналогичные недостатки. Что касается геотермальной энергетики, то далеко не везде можно сравнительно недорого и легко (как в Исландии) наладить добычу подземного тепла. Электростанции на энергии приливов и отливов, как и морских течений, из-за ненадежности громоздкого оборудования и сложности работы в зимний период пока возможны лишь в качестве экспериментальных. Генераторы промышленных масштабов здесь должны быть огромных размеров по причине низких скоростей воды.

Водород как источник энергии тоже далеко не так перспективен, каким его хотят видеть энтузиасты. Получение водорода требует немалых энергозатрат, а его смесь с кислородом взрывоопасна. Для автомобилей водород как топливо значительно уступает простому бензину. И с экологией не все однозначно: сами по себе водородные двигатели сравнительно "чистые", но вот выбросы заводов, где производится водород и оборудование для его использования в качестве топлива, нивелируют всю экологическую выгоду. По мнению специалистов, двигатели на водороде оказываются не лучше гибридных силовых установок (дизель + электромотор). Похожая ситуация складывается и с электрическими автомобильными двигателями.

Проблема биотоплива вообще выходит далеко за рамки энергетики. Директор Центра международной продовольственной и сельскохозяйственной политики в Миннесотском университете Карлайл Форд Рунге и профессор прикладной экономики Бенджамин Сенауэр приводят такое соотношение: чтобы наполнить 25-галлоновый бак американского внедорожника чистым этанолом, требуется 450 фунтов кукурузы, которых по калорийному содержанию хватило бы для пропитания одного человека в течение целого года. При этом для этой индустрии требуется так много исходного сырья, что стоимость кукурузы и других продуктов питания стремительно растет практически по всему глобусу. Согласно подсчетам Всемирного банка, почти три миллиарда землян живут менее чем на два доллара США в день. Даже незначительное повышение стоимости основных зерновых культур обернется для них катастрофой.

Короче говоря, если альтернативная энергетика и имеет право на существование, то пока исключительно как падчерица энергетики традиционной. Говорит старший научный сотрудник Института прикладной математики им. Келдыша РАН, кандидат физико-математических наук, ведущий специалист Энергетического департамента Института энергетики и финансов Юрий Рыков:

"Диверсификация источников энергии должна произойти. Где-нибудь ближе к 40-50 году баланс немного изменится. Но все равно ископаемые источники еще долго будут играть одну из основных ролей. Сейчас считается, что будет равная пропорция нефти, угля и газа. Возможно, сюда приплюсуется возобновляемая энергия. Если не произойдет каких-то существенных технологических изменений, доля атомной энергии, я думаю, будет меньше".

Целый ряд экспертов видит будущее альтернативной энергетики в продуманном использовании технологий прошлого. Речь идет, в частности, о малой энергетике. Мы уже упоминали про ослика. Так вот специалисты считают выгодным применение установок, непосредственно использующих механическую энергию (насосы, мельницы и т.д.). Хотя малая энергетика, как правило, выдает более дорогую энергию, чем большая, но близость к потребителям частично окупает издержки.

Оптимизм внушают альтернативы и в рамках ядерной энергетики. Они связаны с новыми технологиями и видами топлива для АЭС. Речь идет об освоении термоядерного синтеза и об "идеальном термоядерном топливе" гелии-3, найденном на Луне. Там его можно разрабатывать буквально с поверхности. По подсчетам некоторых специалистов, уже сегодня этот способ был бы экономически более выгодным, чем использование горючих ископаемых или урана, если бы была готова технология термоядерного синтеза и соответствующая инфраструктура.

С космосом связана и идея солнечных батарей и отражателей с передачей энергии на Землю концентрированным лучом с длиной волны 10—12 см. По мнению многих ученых, только наше светило способно покрыть все энергетические потребности человечества. По предварительным расчетам, наземные антенны для приема "энергосигнала" могут иметь форму эллипса 8 х 10 км.

Получается, что кардинальные решения энергетической проблемы нашей цивилизации так или иначе потребуют выхода за пределы Земли. Этот тренд станет дополнительным стимулом буквально для всех отраслей мирового хозяйства. Экспансия человечества за пределы земной атмосферы – это не подвешивание мешка с песком к примитивному электрогенератору, это чрезвычайно дорогое и наукоемкое занятие. Но в случае успеха результат с лихвой окупит все мыслимые и немыслимые затраты.