Потребность цивилизации в энергии растет. И причина не столько в увеличении населения, сколько в его желании жить комфортнее. В то же время все более влиятельными становятся партии зеленых, призывающих снизить технологическое давление на окружающую среду. Сумеют ли инженеры разрешить возникшее противоречие или мир ждет глобальный энергетический кризис?
«Зеленый» бунт
В сентябре прошлого года на саммите ООН по климату, проходившем в Нью-Йорке, с короткой злой речью выступила 16-летняя шведская экоактивистка Грета Тунберг. Она обвинила правительства ведущих держав в том, что они пренебрегают угроз ой глобального потепления и готовы ради экономических интересов пожертвовать благополучием грядущих поколений.
Речь Тунберг вызвала огромный резонанс. Но не потому, что она сказала нечто новое, а потому, что в общественном сознании в начале XXI века столкнулись два образа будущего, которые кажутся взаимоисключающими.
Высокий жизненный уровень развитых стран стал идеалом для государств третьего мира, но его достижение и поддержание требуют создания современной инфраструктуры. Сторонники неограниченного прогресса не видят в том большой проблемы: опыт Китая, сумевшего за 20 лет преодолеть отставание от США и по отдельным позициям вырвавшегося вперед, доказывает, что при гибкой организации экономических отношений можно совершить настоящее цивилизационное чудо. Однако защитники окружающей среды утверждают, что, если в Китае, численность населения которого перевалила за 1,4 млрд человек, качество жизни станет таким же, как в США, природа просто не выдержит: загрязнение воздуха и воды достигнет критической черты, начнется обвальное разрушение экосистем, вымрут многие виды животных и растений.
Выход для человечества зеленые находят в отказе от использования ископаемых и атомных источников энергии, в уменьшении промышленных выбросов и мусора, в переходе на вегетарианство и электротранспорт.
Стоимость альтернативы
Главная трудность в реализации планов по снижению воздействия цивилизации на природу состоит в том, что придется поменять технологический уклад развитых стран. Хуже того, целые десятилетия необходимая перестройка будет убыточной, поглощая кадровые, производственные и финансовые ресурсы. В этом мы могли убедиться на примере внедрения альтернативной энергетики. Скажем, в Германии закупочная цена для солнечной энергии составляет 12,7 цента, для ветровой — 15,4 цента, для геотермальной — 25 центов за кВт/ч, а рыночная биржевая цена одного киловатта в то же время находится на уровне 3,8 цента! Понятно, что государство вынуждено как-то компенсировать разницу, ведь в ином случае компании, производящие альтернативное электричество, разорятся. Поэтому был введен акциз, который позволяет перераспределить доходы, оплачивая за счет потребителей увеличение доли чистой энергетики.
Пятнадцать лет назад политики из партий зеленых обещали, что прирост розничной цены электричества для немецкой семьи не превысит «стоимости шарика мороженого», однако сегодня та переплачивает в среднем 30 евро ежемесячно! Возможно, для богатой Германии подобные расходы приемлемы, но мир ею не ограничивается.
У альтернативной энергетики есть и другие проблемы.
Скажем, Дания — одна из первых европейских стран, где еще полвека назад начали активно внедрять ветровые электростанции. Сегодня они обеспечивают 44% потребления. При этом все свободные территории, которые наиболее подходят для установки ветряков, застроены ими, и энергетические компании оказывают массированное давление на жителей побережий, чтобы те по дешевке уступали свои земли. Но даже если им удастся переселить в города вообще всех граждан страны, альтернативная энергетика не покроет потребностей Дании, и электричество придется закупать где-то на стороне.
Кубышка для энергии
Альтернативная энергетика, которая по замыслу зеленых должна в будущем полностью заменить традиционную, нуждается в аккумуляции. Дело в том, что станции на возобновляемых источниках не могут работать постоянно, ведь солнце периодически заходит, а ветер стихает.
Установлено, что в среднем они могут выдавать электроток в сеть не более трети от суточного времени. Не способны они и быстро наращивать мощность, что требуется в пиковые часы. С другой стороны, производство и утилизация литийионных батарей в необходимых объемах окажет куда более негативное воздействие на окружающую среду, чем теплоэлектростанции на каменном угле.
Неужели не существует способа примирить высокий уровень жизни с защитой окружа-ющей среды? И неужели всегда одно будет развиваться за счет другого? Оказывается, проблему можно решить, построив при солнечных и ветровых станциях гидроаккумулирующие агрегаты с двухуровневыми бассейнами.
В периоды, когда потребление низкое, получаемая энергия направляется на насосы, которые качают воду из нижней части бассейна в верхнюю; когда наступает пиковый час, насосы отключаются, а вода подается из верхней части в нижнюю через гидротурбину, которая вырабатывает дополнительную энергию.
В настоящее время гидроаккумулирующие комплексы являются наиболее перспективным направлением в развитии энергетики. Крупные проекты, нацеленные в основном на удовлетворение нужд промышленности, реализуются в Германии, Франции, Швейцарии и Китае. В прошлом году к процессу подключилась и наша страна: компания РусГидро подписала с китайской корпорацией PowerChina соглашение о проведении совместных изысканий для определения оптимальных технических параметров строительства гидроаккумулирующих станций в Северо-Западном регионе России.
Особый интерес в этой связи представляет концепция компании Energy Vault, специалисты которой исходят из того, что далеко не везде можно найти природный или построить искусственный бассейн. Они предложили конструкцию гравитационного аккумулятора, который представляет собой кран с несколькими стрелами. Работая в автоматическом режиме, он строит из 5 тыс. одинаковых бетонных блоков башню высотой 90 м суммарной массой 35 т. В пиковые часы он разбирает башню, а запасенная потенциальная энергия преобразуется в электрическую. Одна башня способна аккумулировать 35 МВт/ч и развить пиковую мощность 4 МВт. Потери энергии при этом не превышают 10%, что оказывается эффективнее химических аккумуляторов, которые со временем еще и разряжаются.
Комплекс Energy Vault рассчитан на 40 лет работы при стоимости 7–8 млн долларов. Первая коммерческая конструкция возводится в Индии для компании Tata Power и вступит в строй в этом году.
Поскольку стало очевидным, что с внедрением альтернативной энергетики спрос на акку-муляторы разных видов будет неуклонно увеличиваться, то в их производство хлынули деньги: рост рынка составляет 1,5 млрд долларов в год. Еще в 2018 году эксперты отметили, что он приобрел характерные черты финансового «пузыря», поскольку пока нет ясности, какая из предлагаемых технологий окажется в дальнейшем наиболее востребованной. Например, фирма Siemens изучает возможность аккумуляции энергии в аммиаке, а Iberdrola — в сжатом воздухе. Инженеры Массачусетского технологического университета спроектировали батарею, которая в процессе разрядки преобразует атмосферный углекислый газ в твердый минеральный карбонат. В Санкт-Петербургском политехническом университете создали перовоскитоподобный (перовскит — сравнительно редкий минерал, титанат кальция) кристалл, в котором можно запасать энергию, как в обычном литийионном аккумуляторе. И так далее и тому подобное.
Сегодня и в самом деле трудно сказать, что предпочтет промышленность. Но, думается, ни один из проектов не будет оставлен без внимания, ведь в долговечных емких аккумуля-торах нуждаются и транспорт, и домохозяйства, и любой человек, пользующийся современ-ными гаджетами. Грете Тунберг не нужно злиться: цивилизация всегда найдет способ решить очередную проблему, не прибегая к отказу от благ, которые дает прогресс.
Источник: журнал «Оракул» №4 2020г.
