¬озможные перспективы развити€ энергетики - обсудим еще раз!

¬озможные перспективы развити€ энергетики - обсудим еще раз!

Ёлектричество пока вырабатываетс€ либо дЄшево, либо без вреда дл€ природы. ѕоэтому природы становитс€ всЄ меньше, а по мере еЄ исчерпани€ неизбежно дорожает и электричество. „то делает наука дл€ ликвидации этого порочного†круга?

≈сть много причин дл€ недовольства сегодн€шней энергетикой: и углекислый газ от “Ё—, разогревающий весь мир, и атомные реакторы, «разбрызгивающие» радиоактивность при выключении активного охлаждени€ (‘укусима), и капризность альтернативной ветр€ной энергетики при дороговизне солнечной. ¬се «выходы» из сложившегос€ цугцванга, которые нам обещали в последние дес€тилети€, оказывались входами в очередную ситуацию выбора между дешЄвым и экологичным или устойчивым и неподъЄмно дорогим. „то же делать?

 ак бы отталкивающе это ни звучало, дл€ среднего человека эпохи потреблени€ единственным значимым вопросом в отношении энергетики €вл€етс€ «сколько?». ј вот «как?» часто никого не волнует.

¬згл€ните на карту мира: мощнейша€ промышленна€ держава основывает свою энергетику на угле. ћощнейша€ экономическа€ держава… тоже строит экономику на угле. ”голь этот часто добывают из открытых карьеров, уроду€ землю, из которой его вырубают, оставл€€ в ней значительные биопроплешины, где нормальный биогеоценоз восстановитс€ бог весть когда†— по крайней мере не при жизни того поколени€, которое добытый из неЄ уголь сожжЄт, чтобы заработать себе на очередной «айфончег» и «фордфокусик». ј всЄ почему? ѕотому что всЄ от жадности ква-кв…

уголь из открытых карьеров дЄшев: 4†цента за киловатт-час в  итае и 6–8†— в —Ўј. » плевать на планету: жалких 100–150 лет, и нынешним социоединицам потребобщества будет абсолютно всЄ равно, что они оставили своим дет€м коммерчески успешную геопомойку.

1-1_3.jpg –ис. 1.† онечно, уголь дал развивающимс€ странам возможность почивать под зонтиком сравнительного экономического благополучи€. ¬от только их прилично одетые дети ход€т в школы по угольной гр€зи. (‘ото D. Berehulak / Getty Images.).

¬ 2012-м по€вилось несколько довольно смелых концепций снижени€ вредности угольных “Ё— при помощи криогенизации выбрасываемых парниковых и серосодержащих газов. ѕравда, такой «экоуголь» будет давать энергию дороже обычной, если только сжижаемый углекислый газ не использовать дл€ нужд химической, нефтедобывающей и пищевой промышленности.

 ак паллиатив мера неплоха, да только все вместе вз€тые упом€нутые нужды намного меньше выбросов угольных электростанций по всему миру. ѕоэтому можно смело предположить, что подобные меры оправдают себ€ только р€дом с крупными нефт€ными месторождени€ми. ¬прочем, там новые криогенные установки дл€ продуктов сгорани€ угл€ и так предполагаетс€ строить.

√аз. ƒа, новые технологии его сжигани€ позвол€ют получать из метана энергию даже дешевле угл€. ј мешает вселенскому счастью лишь нехватка газа дл€ удовлетворени€ всех потребностей в нЄм. ƒаже в —Ўј, где развЄрнута пока единственна€ в мире добыча природного газ из сланцев, есть проблемы: крупнейшей в мире (благодар€ этому самому сланцевому газу) газодобывающей державе… его всЄ равно не хватает.

¬етер. ѕо цене новые крупные ветр€ки в регионах со среднегодовой скоростью ветра 8†м/с и более наконец-то достигли уровн€ угольной энергетики (как минимум в —Ўј). Ќо если та может работать до +8†000 часов в год (кроме профилактики и ремонта) и останавливатьс€ при низкой нагрузке, запуска€сь при высокой, то ветр€ки†—†нет.

—ловом, часто ветр€ки работают вхолостую, ибо едина€ энергосистема просто не в состо€нии потребить энергию, вырабатываемую ими при сильном ветре (wind spillage). ¬ зимний вечер, когда ветер слаб, а энергопотребности зашкаливают, дл€ компенсации бездействи€ ветр€ков приходитс€ включать те же угольные и газовые мощности.

“ак что же, рост ветроэнергетики будет сопровождатьс€ паразитным развитием гр€зной тепловой генерации? “ут вдобавок ещЄ и вы€снилось, что каждый ветр€к убивает от 300†до 1†000 птиц и летучих мышей в год. ¬ одной только »спании с дес€ток миллионов жертв, а вы ещЄ сме€лись над ƒон- ихотом. „то со всем этим делать?

6328385035_e6fc51cda8.jpg –ис. 2.†—огласно опубликованному в этом году исследованию, выше всего процент смертности от ветр€ков у крупных хищных птиц: там, где есть ¬Ё—, они исчезнут, утверждают учЄные. (‘ото Espen Lie†Dahl).

¬ первую очередь нужны запасающие мощности. √јЁ— у морского побережь€, пронизанного заливами со скалистыми берегами, можно соорудить весьма дЄшево, использу€ при этом бесплатную морскую воду вместо ценной пресной. ѕричЄм это не только теоретические расчЄты, но и реальность €понской энергетики, хот€ така€ √јЁ— пока построена только одна. ј вот все остальные районы мира дЄшево и эффективно строить √јЁ— пока не могут: нет большого перепада высот, да и лишних водных ресурсов тоже, а в таких услови€х гидроаккумулирующие мощности влет€т в копеечку.

≈сть и альтернативные методы хранени€ энергии: в виде тепла, холода и даже жидкого воздуха , а также в виде воздуха, сжимаемого в резиновых баллонетах в море, на глубине до 600†м.

” «тепла-холода»  ѕƒ в районе 70% (у √јЁ—†— 85%), то есть они затратны энергетически. ” второй методики проблема скорее географическа€: сжимать воздух надо близко к городам или электростанци€м. –азработчики рассчитывают на окрестности ќркнейских островов, но не всем так повезло: офшорные ветр€ки редко граничат с глубоководными бассейнами, а города располагают таким соседом ещЄ†реже.

≈щЄ более оригинальный вариант разработан в Ўвеции. Ёто плавучие морские ветр€ки без фундамента, которые «помешивают» мор€ своими ос€ми и запасают энергию в образующемс€ водовороте.  ѕƒ, по оценкам конструкторов, близок к √јЁ—†— а самих √јЁ— при этом строить не надо, равно как и фундаментов дл€ офшорных ветр€ков. ѕрототип установки уже испытан, ждЄм «полноразмерника». Ёто важно, потому что сейчас киловатт-час, получаемый от офшорного ветр€ка в —Ўј, к примеру, стоит 24†цента против 9†дл€ наземного ветрогенератора.

1-2_3.jpg –ис. 3.†ћорские ветр€ки без фундамента ещЄ и быстрее устанавливать. (»ллюстраци€ Randy Montoya).

ƒругим важным преимуществом такого плавающего ветр€ка с вертикальным ротором €вл€етс€ повышенна€ устойчивость. ѕри вращении опоры вокруг оси она сама стабилизирует себ€, словно волчок, продолжа€ работать при скорост€х до 19†м/с (обычные ветр€ки стопор€тс€ при 16†м/с). » чем сильнее дует ветер, тем мощнее стабилизирующее вращение вертикальной турбины. Ќаконец, не требу€ фундамента, такие системы смогут уйти дальше в†море.

Ќо и на суше ветроэнергетике есть куда расти. ¬высь могут пот€нутьс€ не только ветр€ки, «рост» которых в этом году приблизилс€ к четверти километра (!), но и прив€зные аэростаты с ветр€ками: их производство может быть дешевле строительства 200–300-метровых башен новых крупных традиционных ветр€ков.

ћожно пощадить и птиц: разработана конструкци€, абсолютно безопасна€ дл€ летунов, причЄм не†одна.

turbine-farm.jpg –ис. 4.† стати, эти ветр€ки с конусообразными сужени€ми, закрытыми тканью, ещЄ и дешевле обычных: их турбины меньше, при той же площади ометани€.

”вы, солнечна€ энергетика пока не так зрела, как ветр€на€. ƒа, за последние п€ть лет еЄ мощности удес€тер€лись, в то врем€ как у ветр€ков такой рывок зан€л последнее дес€тилетие. Ќо это просто эффект низкой базы: гелиоэнергетика по-прежнему очень мало вырабатывает, нигде не приблизившись и к 20% энергобаланса, в то врем€ как ветер давно прошЄл эту отметку, и не только в ƒании или »спании.

ѕричина всЄ та же: фотоэлементы дороги, значительно дороже ветр€ков на вырабатываемый киловатт, да и  ѕƒ их при нагреве падает, а ведь солнечна€ посто€нна€ в жаркой —ахаре во много раз выше, чем в Ќью-…орке или Ѕерлине…

ѕравда, новые фотоэлементы на аморфном кремнии жаростойки и по  ѕƒ приблизились к кристаллическому кремнию, однако их широкое внедрение остаЄтс€ пока вопросом будущего. «десь, помимо технологических, есть и политическа€ проблема: сота€ часть —ахары, где земл€ ничего не стоит, может обеспечить весь —тарый —вет электричеством, но африканские государства не готовы отдавать даже не очень нужные площади под гелиоЁ—, не выторговав сначала грабительские «предварительные услови€»†— вроде получени€ налогов и бесплатной электроэнергии при неготовности инвестировать в проект ни доллара.

85248010.jpg –ис. 5.†¬сю ≈вропу можно было бы обеспечить электричеством из этого маленького красного квадратика —ахары в левом углу. ¬от только договоритьс€ об этом сложно… (»ллюстрац舆EEA).

 стати, в —Ўј разработали чрезвычайно эффективную гелиотермальную технологию получени€ пара из воды при любой температуре.  роме энергетических целей, такие установки можно использовать и дл€ опреснени€ морской воды, благо дл€ паровых турбин пресную воду в жарких пустынных районах всЄ равно вз€ть†негде.

 роме альтернатив такого рода, есть ещЄ продвинутые геотермальные технологии (ѕ√“), упорно развиваемые в —Ўј и уже успевшие вызвать землетр€сение в Ўвейцарии. «акачивать воду в горючие горные породы с еЄ последующим извлечением (путь, описанный јзимовым в транторианской эпопее, то есть за полвека с лишним до ѕ√“) много эффективнее нынешней «геотермальной», а по сути, гидротермальной энергетики, эксплуатирующей уже готовые, но менее гор€чие подземные воды, которые ещЄ и мало где имеютс€. ѕравда, закачка воды под землю может спровоцировать как минимум слабые землетр€сен舆— как и добыча сланцевого газа, напомним.

Ќо американцам на фоне добычи метана из сланцев, результирующей не только в землетр€сени€, но и в горючесть «метановой» воды из-под крана, к «мелочам» вроде небольшой сейсмоактивности не привыкать (из крана же метан не идЄт!). ѕосмотрим на их смелые опыты со стороны: может быть, не так и страшна продвинута€ геотермальна€ энергетика? ј јзимов, возможно, всЄ-таки был†прав…

Ќу а что ћеждународное энергетическое агентство? ќ, оно по старинке делает ставку на крупные √Ё—, мощность которых, по его прогнозам, за 38†лет удвоитс€†— в первую очередь за счЄт јфрики и јзии. »менно јфрика (точнее,  онго) может в ближайшие дес€тилети€ дать миру самую мощную √Ё—. ј может и не дать: европейцы, готовые инвестировать в неЄ в обмен на поставки сверхдешЄвой (2–3 цента) энергии в ≈вропу, никак не могут договоритьс€ с африканцами, которые считают, что энергию логичнее полностью оставить†им.

«ј нам тогда это зачем?»†— удивл€ютс€ наивные европейцы, до некоторой степени шокированные конголезской неготовностью вкладыватьс€ в строительство и одновременно делитьс€ его плодами с потенциальными инвесторами.

¬ общем, вы пон€ли: больше всего гидроресурсов там, где сложно не то что √Ё— построить, но даже и сельское хоз€йство на плодороднейших почвах наладить. “ак что перспективы циклопических √Ё— пока нельз€ назвать железобетонными. ƒо мысли ««емл€ наша велика и обильна, а нар€да в ней нет…» африканцы дошли, как видим, несколько раньше, чем до второй части этой†фразы.

imgaf.jpg –ис. 6.ѕока на месте проектируемой 40-гигаваттной √Ё— «√ранд-»нга» лишь джунгли и речные волны. (‘ото MagEnergy).

≈сть, правда, ещЄ приливные электростанции, и здесь неожиданно порадовала ёжна€  оре€, в 2011-м ставша€ по ним мировым лидером (—ихвинска€ ѕЁ—, 254†ћ¬т). ј в этом году был прин€т план сооружени€ к 2015-му ещЄ трЄх ѕЁ— общей мощностью 2,2†√¬т. » строительство уже†идЄт!

”вы, богатейша€ по мощности приливов страна мира†— это –осси€ (возможна€ годова€ генераци€ примерно равна трети нашего энергопотреблени€), то есть надежд на их активную эксплуатацию у нас не больше, чем на строительство супер√Ё— в  онго. ’от€ в —Ўј, например, кое-что сдвинулось. «адумываетс€ над проблемой и япони€, собирающа€с€ в ближайшие дес€тилети€ полностью отказатьс€ от јЁ—. Ќапомним: нынешн€€ приостановка их эксплуатации уже прибавила 15% к стоимости электроэнергии дл€ промышленности, и так почти задавленной курсом†иены.

tokyo-articlelarge-v2.jpg –ис. 7.†япони€ против атома, но, в отличие от ёжной  ореи, еЄ руководство воврем€ не побеспокоилось о строительстве ѕЁ—. ћожет, корейцам семинары организовать? (‘ото Yuriko Nakao / Reuters).

Ќаконец, атомна€ энергетика и еЄ термо€дерный кузен.

ѕосле ‘укусимы у атомщиков «всЄ плохо»: √ермани€ в ближайшее врем€ полностью избавитс€ от јЁ—, то же сделает и япони€. ћежду тем ториевые јЁ—, проекты которых в 2012†году стали почти общим местом, могут вырабатывать электричество за деньги, сравнимые с крупными √Ё—, при этом не требу€ активного охлаждени€ и принципиально исключа€ цепную реакцию. ј значит, даже при глобальной аварии или перегрузке охладительной системы (та же ‘укусима, „ернобыль) такие јЁ— вполне безопасны. ”вы, пока понимание этого не покинуло р€ды энергетиков, а до политиков оно, скорее всего, дойдЄт последним. Ќадежда разве что на  итай 膻ндию.

222tel.jpg –ис. 8.†Cтро€щийс€ в  алпаккаме (»нди€) реактор будет вводитьс€ в 2013†году. (‘ото LETHALFORCE).

— термо€дерной энергетикой, с одной стороны, всЄ хорошо: бурно строитс€ международный супертокамак ITER, и на нЄм обещают добитьс€ экономически выгодной реакции термо€дерного синтеза. ќднако эта ситуаци€ длитс€ со времЄн ќчакова и покорень€  рыма, и на очередном «супертокамаке» коммерчески успешной реакции получить почему-то никак не удаЄтс€. ¬ 2012†году стало пон€тно, почему: мы неправильно представл€ли себе теплопередачу в плазме. ≈сть фундаментальные ограничени€ на скорость еЄ нагрева при росте давлени€, и нынешние токамаки этого не учитывают. ¬прочем, есть ещЄ новый гибридный метод термо€дерного синтеза, сочетающий удерживание плазмы в магнитном поле (как у токамаков) с еЄ лазерным обстрелом (как у инерциальных систем термо€дерного синтеза). ћожет быть, это и есть панаце€…

97271507.jpg –ис. 9.†ћагнитно-инерциальный термо€дерный синтез: надежды ещЄ есть? (‘ото NLS / Randy Montoya).

”вы, резюме может быть только таким: революций не будет. ¬ ближайшее дес€тилетие†—†точно.

ƒа, ветроэнергетика шагает по планете, и к 2022†году только ленивый не пообещал дес€тикратного роста мощностей ветротурбин по всему миру (по сравнению с 2012-м). ¬сЄ более новые и совершенные ветр€ки в этом, несомненно, помогут. ќдна беда: и тогда обща€ мощность ветр€ков планеты будет всего лишь ~ 2†500 √¬т. “о есть меньше 10% мировой энергетики! —амое же главное вот в чЄм: при превышении доли в 20–30% мировой выработки (в 2030–2040-х это вполне возможно) дальнейший рост серьЄзно замедлитс€ (надо строить накопительные мощности). Ћибо цивилизованному миру придЄтс€ примиритьс€ с частой работой ветр€ков вхолостую и (или) ростом стоимости их энергии за счЄт строительства накапливающих еЄ†√јЁ—.

“ак что становым хребтом мировой энергетики ещЄ очень долго будут “Ё—, а науке†— причЄм не только прикладной, но и фундаментальной (термо€д)†— придЄтс€ долго и упорно буквально пахать, чтобы дешЄва€ энерги€ была чистой, а дорога€†— историей, пишет nanonewsnet.he.

  • ƒата публикации: 26.03.2013
  • 1140
ќќќ Ђƒ≈Ћќ¬џ≈ —»—“≈ћџ —¬я«»ї
ќтраслевой информационно-аналитический портал, посв€щЄнный энергетике Ѕеларуси. јктуальные новости и событи€. ѕодробна€ информаци€ о компани€х, товары и услуги.
220013
–еспублика Ѕеларусь
ћинск
ул. ул. Ѕ. ’мельницкого, 7, офис 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

191611654
5
5
1
150
150