Альтернативная энергетика: солнце ветер и вода нам помощники всегда

Нескончаемые, но капризные

Энергетическая эволюция налицо: штабели дров и вязанки хвороста когда-то вытеснил уголь, за ним пришел черед газа и нефти. Сто лет назад появились первые гидроэлектростанции (ГЭС), пятьдесят лет назад – атомные (АЭС).

Ввод в эксплуатацию каждого нового источника знаменовал собой настоящую революцию, но довольно быстро обнаруживались и существенные его недостатки. Запасы старых добрых ископаемых – угля и нефти на Земле постепенно истощаются, за счет чего растет стоимость добычи; их сжигание загрязняет окружающую среду, а различные очистительные установки опять-таки баснословно дороги. «Мирный» атом – обогащенный уран также рискует когда-то закончиться; утилизация радиоактивных отходов, возникающих в процессе получения атомной энергии, также представляет собой изрядную головную боль. А самое главное – атом оказался не таким уж мирным.

Наиболее безопасными в этом ряду выглядят ГЭС (их, кстати, многие относят к разряду ВИЭ), но для их сооружения нужны «правильные» реки – полноводные в течение всего года и с резко выраженным уклоном. Кроме того, водохранилища, образуемые при строительстве ГЭС неизбежно затопляют плодородные земли – снова существенный «минус», особенно для небольших по размеру стран.

С учетом полученного опыта человечество сегодня «присматривается» к новым, что немаловажно, неиссякаемым природным источникам. Наиболее перспективным из них считается Солнце. Свет солнечного луча «ловится» на поверхность специальной фотопластины и посредством специальной гелиоустановки перерабатывается в электрический ток. Надежный и сравнительно дешевый способ получения энергии для знойного юга, где пасмурные дни за год можно перечесть по пальцам…

Второй энергетический источник – это древний помощник человека – ветер. Когда-то он позволил людям покорить моря и океаны заставил махать крыльями мельницы, сделав хлеб более доступным продуктом. Новый виток инженерной мысли нашел ему новую область применения. Сооружение под названием ветродвигатель напоминает собой мельницу: винт с лопастями, которые вращаются под воздействием ветра, напрямую или при помощи ротора соединяется с генератором, вырабатывающим ток. Правда, ветер своенравен: сегодня дует, через десять минут стих, да и ветряки – конструкции довольно шумные, в отличие от «молчаливых» фотобатарей.

Третий – это биотопливо, изготовляемое из различной биомассы (например, сушеного навоза) и отходов, чаще всего древесных.

И, наконец, четвертый источник – это «выкачивание» тепла земли с помощью геотермальных тепловых насосов.

Есть и более экзотические варианты, применение которых пока носит скорее экспериментальный характер. Это, в частности, грозовые разряды молний (перенаправляются в электросеть); энергия морских приливов и отливов, а также управляемый термоядерный синтез.

Главная причина, заставившая людей обратить внимание на перечисленные виды источников, – это их неисчерпаемость, а следовательно теоретическая дешевизна. «Теоретическая» – потому что производство оборудования для выработки альтернативной энергии пока делает ее дороже традиционной. Другие преимущества – экологичность (в том числе и отсутствие отходов) и безопасность принимаются без оговорок.

Недостатки у ВИЭ, к сожалению, тоже есть. Наряду с неисчерпаемостью или возобновляемостью нельзя не отметить уже упомянутое выше непостоянство: солнце может спрятаться за тучи, а ветер стихнуть. Выходов из такой неловкой ситуации два. Первый – накапливать альтернативную энергию на черный день (в случае с солнцем – скорее на ночь) в мощных аккумуляторах, выход второй – дублировать ВИЭ традиционным. И то, и другое ощутимо удорожает проект.

Мир переходит на ВИЭ

Для европейцев желание стать энергетически независимыми от импортных нефти и газа все-таки пересиливает искушение сэкономить: спрос на «чистую» энергию в развитых (а другие пока не могут себе позволить альтернативное удовольствие по причине его дороговизны на начальной стадии) странах постоянно растет.

Признанным лидером по переходу на ВИЭ является самая экономически мощная страна Европы – Германия. Как говорят эксперты, толчком к альтернативному энергетическому прорыву для немцев послужила чернобыльская трагедия. На долю Германии сегодня приходится более 50% всех солнечных панелей региона, а по объемам ветроэнергетики страна занимает третье место в мире – ветряки производят 8,6% национальной электроэнергии. Немецкие власти субсидируют каждое домохозяйство, изъявившее готовность перейти на биотопливные пеллеты или установить солнечные батареи.

Ярыми приверженцами ВИЭ выказали себя и скандинавские государства. В частности, ветряные генераторы Дании вырабатывают до 40% энергии. «Уважают» ветер как энергетический источник в Швеции и даже богатой нефтью Норвегии (власти последней также активно стимулируют разными экономическими способами «пересадку» населения на электромобили).

В мире контуры нового энергетического рынка, помимо Германии, формируют ведущие экономические державы – Китай, США и Япония, а также Индия и Иран.

На постсоветском пространстве особо можно выделить Казахстан, где в эти дни проходит Евроазиатский Промышленный Форум-Выставка Астана 2017 (организатор – «Интер Экспо»). Основная задача форума – обмен международным опытом, обсуждение будущего энергетики, возможностей привлечения инвестиций в ВИЭ, демонстрация передовых технологий и механизмов их внедрения.

Внимание этой страны к ВИЭ вполне объяснимо: территория Казахстана внушительна (2,7 млн кв. км), плотность населения сравнительно низкая (около 5,5 чел/кв. км), что приводит к потерям энергии при ее транспортировке. Более широкое применение ВИЭ позволит снизить затраты на энергообеспечение отдаленных населенных пунктов, значительно и сэкономить на строительстве новых линий электропередачи. Сегодня в южных районах Казахстана активно строятся малые ГЭС на небольших реках. В будущем власти страны делают ставку на развитие ветроэнергетики. По данным экспертов, суммарный годовой энергетический потенциал ветра в Казахстане оценивается на уровне 1,8 трлн кВт.ч, что во много раз перекрывает потребности страны в электроэнергии. Ряд проектов планируется и в «солнечной» сфере.

Не нефтью единой…

Альтернативные энергетические успехи России на общемировом фоне пока скромны. Доля ВИЭ в нашем энергобалансе оценивается в 3–5% против 10–20% в упомянутых странах. С одной стороны, это понятно: запасов традиционных энергоресурсов – нефти и газа нам, по счастью, хватит на много десятилетий. С другой стороны, стоит прислушаться к мнению, что в статусе ведущей мировой энергетической державы России не пристало допускать технологического отставания ни по одной из категорий современных энергоносителей.

На втором месте – солнце. Хотя климат России в целом суров, недельный «солнечный потенциал» наших южных и восточных районов – Северного Кавказа, Ставропольского и Краснодарского краев, Калмыкии, Тувы, Бурятии, Дальнего Востока, Астраханской и Читинской областей, по подсчетам, количественно перекрывает энергию всех российских ресурсов нефти, угля, газа и урана. Установка на солнечных батареях запущена в Белгородской области. В Краснодарском крае и Республике Бурятия школы, больницы и жилые дома оснащены системами теплоснабжения с применением плоских солнечных коллекторов.

На Камчатке, в Ставропольском и Краснодарском краях сооружаются также геотермальные электростанции; правда, специалисты жалуются, что трубопроводы геотермальных систем отопления быстро выходят из строя из-за высокой минерализации геотермальных вод. Кроме того, Россия успешно осваивает производство упомянутых выше древесных топливных гранул – пеллет и даже экспортирует их в Европу. Эксперты сходятся во мнении: генерация ВИЭ в России будет расти медленными темпами, но развивать ее необходимо, особенно в труднодоступных районах нашей страны, где стоимость электроэнергии традиционно высока.