|
Альтернативная энергетика . Без нефти и газа.
Одна из важнейших проблем ХХI века — использование нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, развитие альтернативных технологий — от атома до полной экзотики в виде моторного топлива из растительного сырья. Напомним, что не так давно американский президент подписал закон, согласно которому уже к 2015 году 7.5 млрд. галлонов из общего топливного баланса США должно приходиться на «кукурузное горючее». Возможно, на такое решение Джорджа Буша подтолкнул опыт бразильцев, которые уже давно заправляют автомобили этанолом, изготовленным из сахарного тростника.
В планы Европейского союза входило довести к 2012 г. долю электроэнергии, получаемой с помощью альтернативных источников, до 10%. Однако, по последним данным, этот рубеж будет достигнут уже к 2010 г. Во Франции порядка 80% всей потребляемой электроэнергии уже сегодня производится на атомных электростанциях.
Активные разработки по использованию нетрадиционных и возобновляемых источников энергии ведутся и российскими учеными. Эти разработки имеют все шансы на включение в систему централизованного энергоснабжения.
Большим потенциалом обладают минигазотурбинные ТЭЦ, работающие на основе газификации древесной щепы и угля. Всего по России к 2020 г. подобные станции должны обеспечивать около 5% суммарной мощности потребления. Наибольшее применение они найдут на Севере, где проблема электроснабжения сегодня решается с помощью небольших дизельных установок и котельных малой мощности. Они потребляют огромное количество углеводородного сырья, поставки которого обходятся очень дорого: дизельного топлива — до 1 тыс. долл. за тонну, котельного мазута — до 150 долл.
Необходимость перевода экономики на альтернативные источники энергии связана и с проблемой экологизации энергетики. Сегодня в энергетическом балансе северных районов России свыше 70% мощностей приходится на «грязные», органические виды топлива — уголь, мазут, дрова. В то же время арктическое и восточное побережье России перспективны для использования при получении электроэнергии, например, силы ветра. Считается, что ветроустановки эффективны при среднегодовых скоростях ветра свыше 4-5 м/с. Вдоль берегов Северного Ледовитого океана (их протяженность 12 тыс. км) господствуют ветры со среднегодовой скоростью свыше 5-7 м/с и суммарной мощностью 45 млрд. кВт.
Южные районы республики Саха (Якутия) — идеальное место для размещения солнечных электростанций. Полное количество солнечной энергии, поступающей на поверхность нашей планеты только за неделю, превышает энергию мировых запасов нефти, газа и угля вместе взятых. По мнению директора Института полупроводников Сибирского отделения РАН Александра Асеева, валовой потенциал солнечной энергии в России — свыше 2 трлн. т. условного топлива. При среднем КПД солнечных батарей в 12%, покрыв ими территорию в 4 тыс. кв. км, можно полностью удовлетворить потребности страны в электроэнергии. Конечно, для этого надо решать проблему добычи кремния. Стоимость его достаточно высокая, но и содержание в земной коре в 100 тыс. раз большее, чем урана. Кроме того, российские ученые добились больших успехов в создании дешевых материалов для солнечных батарей — прежде всего по массовому производству мультикремния. Развернуты также работы по получению высокоэффективных солнечных элементов на основе соединений арсенида галлия.
Все шире используется в России и энергетика приливов. Опыт эксплуатации первой такой станции, построенной на Кольском полуострове, позволил разработать проекты новых приливных электростанций мощностью до десятков миллионов киловатт.
Еще в середине прошлого века российские ученые предложили использовать перегретый пар вулканических областей для получения дешевой геотермальной электроэнергии. В 1966 г. на Камчатке была построена Паужетская геотермальная станция мощностью 11 тыс. кВт. Недавно введена в строй Верхне-Мутновская станция, которая уже обеспечивает более четверти всей потребности Камчатки в электроэнергии и есть проекты ее расширения за счет новых энергоустановок, которые будут повторно использовать горячую термальную воду. Это позволит увеличить мощность Мутановки на 20 мВт. Опыт показывает, что затраты на строительство геотермальных электростанций сначала получаются большими. Однако, поскольку эта энергия «дармовая», предлагаемая самой природой, с течением времени эксплуатационные издержки сокращаются.
Новые подходы появились и в использовании угольных месторождений, но по нетрадиционным технологиям: речь идет о метане из угольных шахт как самостоятельном полезном ископаемом. Его запасы составляют порядка 260 трлн. куб. м и, по мнению директора Института угля и углехимии СО РАН Геннадия Грицко наиболее эффективным способом добычи свободного газа представляется извлечение последнего из небольших залежей, куполов, ловушек, что не требует проведения дорогостоящих горных работ. Именно по такому пути идут сейчас российские специалисты. «Неисчерпаемый резерв сосредоточения метана — вентиляционные струи, — подчеркивает Грицко. — Из них можно улавливать даже больше газа, чем при добыче из шахт».
Другой нетрадиционный подход к использованию угля — получение из него синтетического бензина, а также водорода для топливных элементов. Надо заметить, что водород как идеальное экологически чистое горючее рассматривается сегодня в качестве основы энергетики будущего. В результате сгорания водорода теоретически выделяется только вода. Это делает водородную энергетику чрезвычайно привлекательной в плане сокращения вредных выбросов и решения проблемы потепления климата.
И, наконец, о термоядерных реакторах. В отличие от реакторов атомных электростанций, использующих принцип ядерного распада — расщепления тяжелых атомов, в основе термоядерного синтеза — «сплавление» ядер двух легких атомов в тяжелые. Фактически ученые ставят перед собой задачу повторения в лабораториях, а затем и в промышленных масштабах процессов, происходящих на Солнце. Слияние в его недрах ядер изотопов водорода — дейтерия и трития — приводит к образованию химически инертного гелия и сопровождается выделением огромного количества энергии. В сотни раз большего, чем при расщеплении урана на атомных электростанциях.
В свое время определяющим для решения проблемы термоядерного синтеза стали работы советских/российских ученых. Сегодня Россия на равноправной основе участвует в реализации проекта ITER (Международный Термоядерный Экспериментальный Реактор). По мнению академика Владимира Фортова, в домашних электрических розетках «термоядерная» энергия может появиться примерно к 2040 г. Хотя существуют и иные прогнозы: по мнению нобелевского лауреата академика Жореса Алферова, путь к «термоядерной» энергии окажется все же более долгим.
Источник: РИА Новости
|
назад