Альтернативная энергетика – миф или реальность?
Грядет ли кризис углеводородной энергетики? Альтернатива в виде ядерной энергетики существует давно. Энергию атома, производящуюся на АЭС, вовсю используют на атомных ледоколах, атомных подводных лодках и т.д. Однако ту же энергию можно использовать и для создания ядерного оружия. Да и споры вокруг безопасности и экономической выгодности применения энергии, высвобождающейся при цепной ядерной реакции деления ядер урана, не угасают очень давно. Последствия катастрофы на Чернобыльской АЭС мы помним.
ХVIII век был веком просвещения, ХIХ – веком натурализма и честных войн, ХХ-й стал веком войн за энергию, и так как все, возможно, идет по кругу, не станет ли ХХI век началом нового средневековья или и того хуже – не вернет ли человечество к первобытным основам?
Население земли растет, и к середине нынешнего столетия составит 9 миллиардов человек (для сравнения: сейчас на планете проживает чуть больше 6 миллиардов). И всю эту массу народа необходимо обеспечить комфортными условиями жизни, теплым жилищем, удобными средствами передвижения, образованием, медицинской помощью и т.д. Где взять энергию, необходимую для нормального существования человечества, без снижения материального благосостояния, если углеводородных источников топлива по самым оптимистичным прогнозам осталось на полвека, а по самым удручающим еще лет на 10-15?
Конечно, альтернатива в виде ядерной энергетики существует давно. Энергию атома, производящуюся на АЭС, вовсю используют на атомных ледоколах, атомных подводных лодках и т.д. Однако ту же энергию можно использовать и для создания ядерного оружия. Да и споры вокруг безопасности и экономической выгодности применения энергии, высвобождающейся при цепной ядерной реакции деления ядер урана, не угасают очень давно. Последствия катастрофы на Чернобыльской АЭС мы помним.
Последние десятилетия у людей возник интерес к альтернативной энергетике. Этот острый интерес основывается на идее: если ничего не взять от возобновляемых энергоресурсов (солнце, ветер, биомасса, геотермальная энергия), то если не для нас, то для наших детей, ну для внуков-то уж точно земля превратиться в кошмар, с непрекращающимися войнами за ресурсы, с недоеданием, с дарвинистской борьбой за выживание.
Сейчас человечество пытается делать ставку на альтернативную энергетику в общем и на энергосберегающие технологии в частности. Сильна и надежда оттянуть энергетический коллапс при помощи альтернативных источников энергии. Разработок в области альтернативной энергетики огромное количество. И все ради энергосбережения и энергоэффективности. Уже в 1957 году Советский Союз вывел на орбиту искусственный спутник на солнечных батареях, что сократило стоимость одного киловатт-часа энергии. В середине восьмидесятых гг. прошлого века в Калифорнии устанавливались уличные фонари, которые в течение дня аккумулировали солнечную энергию, на которой работали в вечерние и ночные часы.
В девяностые проблема энергосбережения и энергоэффективности встала как никогда остро. Ядерная энергетика еще не исчерпала свой потенциал, но стало очевидно, что ядерная энергетика не способна решить все нужды человечества в дешевой энергии. В странах Европы и США обратились к тщательному изучению проблемы солнечной энергии, общей целью стало увеличение коэффициента полезного действия солнечных элементов и максимальное снижение стоимости этого вида энергии. Как следствие – множество различных разработок, которые, однако, до сих пор не получили массового распространения из-за нерентабельности.
Проблема широкого внедрения разработок в солнечной энергетике заключается еще и в том, что на различных широтах количество поступаемой солнечной энергии различно. К примеру, на широте Московской области за один июльский теплый день на каждый квадратный метр придется примерно 3 кВт/ час энергии солнца. А сколько у нас в году по-настоящему солнечных дней? То есть солнечные батареи экономически рентабельно внедрять только в самых южных регионах России – в Ставпропольском и Краснодарском краях, в Астраханской области.
Еще один альтернативный источник энергии – ветер. Ветряная электростанция – установка, преобразующая кинетическую энергию ветра в электрическую энергию. С одной стороны, постройка и содержание таких ветряных установок довольно дешевы, с другой – эти электростанции маломощны, а в безветренные дни от них и вовсе мало толку. Огромные поля, «засеянные» крутящимися лопастями вентиляторов, возможно, способствуют энергосбережению (ведь электричество производится не от органических источников топлива), но назвать их энергоэффективными тоже пока нельзя.
Существуют геотермальные электростанции, работающие на преобразование внутреннего тепла Земли, перерабатывающие энергию горячих водных источников. Да, энергоэффективность этого источника уступает многим другим, но это нужно учитывать, что это восполняемый источник энергии. Для постройки подобной станции необходимы определенные геологические условия, так что геотермальные электростанции не могут быть повсеместными. Один из серьезных минусов при использовании геотермальных источников в целях получения энергии – возможная просадка грунта и даже землетрясения.
Автомобили можно «кормить» не только нефтепродуктами, но и биотопливом, в качестве которого предлагается использовать и куриный жир, и кукурузу, и рапс, и сою, и даже жареную картошку. Первый двигатель Рудольфа Дизеля в конце 19 веке работал отнюдь не на солярке, а на арахисовом масле. Солярку в него начали заливать только после смерти изобретателя – экономически это было более выгодно. Но сейчас, в начале третьего тысячелетия общественный интерес снова обращен на разработки в области альтернативного топлива для автомобилей.
Но и тут не все просто. Для того чтобы выращивать необходимое количество продуктов для биотолива, при условии, что и людям должно что-то остаться для прокормления, придется потратить в несколько раз больше драгоценной энергии, чем тратиться теперь.
Более выгодным кажется предложение использовать вместо бензина в двигателях жидкий водород. Этот легкий газ, имеющий наибольшую теплоту сгорания, лучше всего подходит для экологически чистого получения энергии. При разложении воды электролитическим способом высвобождается кислород и водород. Последний, сжигаясь в двигателе, соединяется с кислородом из атмосферного воздуха и вновь получается вода.
Водорода много на планете, перекачать этот газ к месту сжигания в десять раз дешевле, чем транспортировать электричество. В качестве топлива водород очень эффективен и не создает загрязнения окружающей среды. Однако трудности его получения, хранения и эксплуатации препятствуют развитию водородной энергетики. В частности, в так называемом «водородном двигателе» немалую роль играют такие дорогостоящие материалы как палладий и платина.
Сколько же путей у энергетики? И какой из них выбрать, в то время как на земле подходят к концу запасы углеводородов? Станут ли альтернативные пути основными? Вопросов много. Во всяком случае, хорошо только одно: что альтернатива есть.
Ключевые слова для статьи: альтернативная энергетика, энергосберегающие технологии, альтернативные источники энергии, ядерная энергетика.