Энергетические источники

Казавшиеся неистощимыми такие источники энергии как нефть, газ, уголь, тают буквально на глазах.

Ископаемое топливо при современных объемах энергопотребления, по разным оценкам, в среднем иссякнет приблизительно через 150 лет, в том числе нефть - через 35, газ - через 50, уголь - через 400 лет. Освоение новых месторождений становится все более трудным: за ними приходится идти все дальше на север и восток, устремляться все глубже в недра Земли. Понятно, что стоимость их разработки повышается. Грозит ли людям энергетический голод? Анализ показывает, что катастрофы можно избежать, если не повторять ошибок прошлого и искать альтернативные источники энергии.

Нефть и газообразное топливо - основа современной энергетики. В развитых странах его используют на 60 %, а в развивающихся - на 40 %. В начале 70-х гг. разразился энергетический кризис. Страны Ближнего Востока, владевшие 37 % мировой добычи нефти, резко подняли на нее цены. С 1973 по 1981 г. они подскочили в 5 раз, что вызвало шок на Западе. Но нефтяной кризис заставил сработать обратную связь, что принесло определенную пользу. Были приняты активные меры. В первую очередь это касалось экономии нефти и энергии вообще, даже в бытовых мелочах. Например, в Германии температура в государственных учреждениях устанавливалась не выше 18°С, на лестницах свет зажигался только на время подъема человека на нужный этаж. В США начали производить стекла с особым покрытием, сокращающим потери тепла. Меньше стало буйство световой рекламы. В промышленности возросла роль отраслей с энерго-сберегающими технологиями, дешевыми энергоносителями. Разрабатывались экономичные модели автомобилей и т. д. Эти «мелочи» сэкономили миллиарды долларов, марок, франков. К 1990 г. доля нефти в потреблении энергии упала в среднем с 42 до 33 % и продолжает снижаться. Кризис дал толчок освоению новых месторождений нефти: Аляска (США), Северное море (Великобритания и Норвегия), Тюмень, Ямал (Россия) и др.

А как поступало в это «золотое» для нефтедобывающих стран время наше государство? Мы наращивали добычу и экспорт нефти, кризиса не испытывали. Скачок мировых цен в период с 1976 по 1984 г. принес стране 176 млрд долларов, при том что нефтяное сырье продавалось в 10 раз дешевле, чем на мировом рынке (70 р. за тонну). По еще более «мягким» ценам советская нефть шла в страны Восточной Европы. Внутри страны экономия энергии никак не стимулировалась. С 1965 по 1986 г. расход энергии на производство 1 т стали поднялся с 689 до 727 кВтч; на 1 т бумаги - с 697 до 867 кВтч, на добычу 1 т угля - с 30 до 34 кВтч; энергоемкость нефтедобычи выросла с 26 до 59 кВтч на 1 т. В 80-х гг. наша страна потребляла нефти на 36 %, угля - на 56 %, газа - на 42 % больше, чем США. В то же время в Западной Европе, США, и особенно в Японии, более других зависящей от импорта топлива, происходили чудеса снижения энергоемкости экономики. Япония на 50 % уменьшила потребление энергии и стала мировым лидером в области энергосберегающих технологий. Она тратила миллиарды долларов на поиски альтернативных источников энергии, повышение эффективности ее использования и разработку энергосберегающих технологий. На топливо стали расходовать только 4 % валовой национальной прибыли (в США - 10, %). Лишь в начале 90-х гг. стали задумываться о сбережении энергии: были снижены поставки нефти в страны Восточной Европы и изменены внутренние оптовые цены. Но и в годы перестройки показатели энергосбережения не улучшились, а распад Союза ухудшил всю систему энергоснабжения. Теперь при меньших энергоресурсах, неизбежно придется вводить режим жесткой экономии энергии и снижать энергоемкость всех производств.

Уголь - наиболее распространенный на планете энергоноситель. Его запасы оцениваются в 7 трлн т. Только разведанных месторождений (300 млрд т) хватит на несколько веков. Может быть, в угле будущее мировой энергетики? Мнения разные. Так, эксперты Института всемирных наблюдений (США) считают, что экологический кризис нарастает такими же темпами, как использование угля. Лидеры угольной энергетики (Китай, США, СНГ) являются одновременно и главными загрязнителями атмосферы. На долю США приходится 26 % выброса углерода в атмосферу, а на долю СНГ - 19 % (больше, чем на всю Западную Европу). Теплоэлектростанции (ТЭС), работающие на угле, дают в среднем 10 _т 25 кг вредных выбросов на 1 кВтч. Тем не менее в США принята дорогостоящая программа, по которой до 2000 г. предполагается построить ТЭС на угле общей мощностью 150 млн кВт, но с почти тотальной очисткой выбросов. То же придется делать и России, так как пока угольные станции дают более половины всей электроэнергии. Сторонники угольной энергетики связывают надежды с переработкой угля в синтетические жидкие топлива, газ и полукокс. В ЮАР уже налажено производство таких продуктов - около 3 млн т в год. В странах бывшего союза, к сожалению, все меньше обращают внимание на развитие угольной промышленности. В годы перестройки угольная промышленность была отброшена на уровень 1970 г., хотя и остается жизненно важной отраслью энергетики.

Ядерная энергетика вызывала мало опасений до чернобыльской трагедии. Но и теперь, несмотря на протесты, остается много сторонников использования этого топлива. Ископаемое топливо порождает экологические проблемы, альтернативные источники ограничены, концентрировать солнечную энергию пока слишком дорого и, за редким исключением, нерентабельно. Поэтому многие считают, что удовлетворить растущие потребности может только ядерное топливо. Судьба его зависит от того, в какой степени удастся обеспечить безопасность и примирить людей с работой атомных электростанций (АЭС). В Японии, например, уровень техники безопасности столь высок, что крупнейшая в мире АЭС Фукусима построена в сейсмоопасной зоне (до 10 баллов). Япония вообще стала лидером наращивания мощностей АЭС: из 23 строящихся в мире станций в 1991 г. 12 было в Японии. Решительно внедряют ядерное топливо французы. В Германии бунтующее против АЭС население зазывают на станции, чтобы показать надежность систем безопасности. Сейчас в мире 400 блоков АЭС, они дают уже 20 % всей энергии.

Чернобыльская катастрофа расколола мировое общественное мнение. Группа стран склонна совсем отказаться от АЭС. Швеция предполагает закрыть свои 6 станций к 2000 г., Австрия так и не ввела в строй свою единственную АЭС. Какой же путь выбрать? Наша страна склонна следовать путем большинства развитых стран, т. е. использовать весь арсенал усиления безопасности АЭС. Многие считают, что мы вынуждены будем в ближайшие 30 - 50 лет продолжать использование атомной энергии, чтобы не превратиться в слаборазвитую страну.

Альтернативные источники энергии: солнечная, ветровая, океаническая, геотермальная и др. являются возобновляемыми. Их использование видится многим единственным выходом из надвигающегося энергетического кризиса. Но будущее альтернативных источников пока достаточно туманно. Сегодня крупномасштабное энерго-сбережение на базе альтернативных источников экономически не оправдывается. Энергозатраты на получение такой энергии часто равны или больше получаемой от этих источников энергии. Крупнейший советский физик П. Капица считал, что альтернативные источники не смогут серьезно потеснить традиционные энергоносители.

Солнечная энергия считается абсолютно экологически чистой. Следует отметить, что это не совсем верно. Например, для концентрации солнечной энергии необходимо множество зеркал, металл, кремний, свободная площадь и традиционное топливо. Отходы производства гелиотехники представляют экологическую опасность. Самые крупные солнечные электростанции (СЭС) построены в Калифорнии (типовая мощность - 30 тыс. кВт): одна станция может снабжать до 10 тыс. домов. Таких станций пока немного. Они есть в Испании, Италии, Израиле, Японии. Разумеется, СЭС могут быть размещены только в районах, где велико число солнечных дней в течение года. Солнечная энергия может ограниченно ис-

пользоваться в бытовых водонагревателях, в калькуляторах, работающих на солнечных батареях, для зарядки аккумуляторов альпинистов и др. Но все это не решает энергетических проблем, а стоимость гелиоустановок пока очень высока. Только в районах с сильной солнечной радиацией СЭС могут быть экономичнее гидроэлектростанций (ГЭС).

Гидроэнергетика занимает важное место во многих странах. Но здесь тоже есть свои плюсы и минусы. Казалось бы, ГЭС - экологически чистые станции, не дающие никаких отходов. Но при сооружении гигантских водохранилищ, рукотворных морей не учитывались гибель миллионов кубометров ценной древесины, миллионов гектар затопленных сельскохозяйственных земель и лесов, разрушение водных биоценозов в приплотинных участках, ущерб, наносимый рыболовству и рыбоводству и т. д. Кроме того, в развитых странах осталось немного возможностей для гидростроительства. В Америке доля используемых гидроресурсов уже составляет 60 %, в Европе - более 30 %. Мощные ГЭС построены в Венесуэле (10 млн кВт), Бразилии (12,6 млн кВт), Китае (13 млн кВт). Средняя мощ-ность наших ГЭС (Нурекская, Рогунская, Куйбышевская, Братская и др.) - около 10 млн кВт.

Началась реализация идеи приливных электростанций (ПЭС), где турбины вращаются приливами и отливами. Во Франции успешно эксплуатируется ПЭС мощностью 240 тыс. кВт. Она практически является экологически чистой, а залив стал излюбленным местом отдыха и туризма. Природных возможностей для ПЭС у России больше, чем у других стран: Охотское море, европейские северные моря и др. Однако пока не начато строительство даже запланированной опытной ПЭС на Кольском полуострове.

Все чаще используется и гидротермальная энергия. В мире уже работают гидротермальные элеткростанции (ГТЭС) общей мощностью более 6 млн кВт. Доминируют здесь США, Филиппины, Мексика, Италия, Япония.

Ветровая энергия в последнее время вновь привлекает внимание. Ветряные электрогенераторы построены в Дании, Калифорнии, Индии, Китае, Греции, Нидерландах, Швеции. Строительство ветровых турбин - типичный путь развития энергетики малых стран.

Дорогая нефть толкнула некоторые страны на производство из сахарного тростника и кукурузы спирта, который в смеси с бензином используется в качестве горючего для автомашин. В Бразилии производство 1 л спирта дешевле, чем 1 л бензина. Но если цена на нефть падает до 20 долларов за баррель (159 л), такое производство становится экономически невыгодным. Для европейских стран бразильский опыт вообще непригоден. Так, в Германии для перевода 28 млн легковых машин на «алкогольное» топливо пришлось бы занять тростником половину площади всей страны. В США, правда, для производства спиртовых добавок к бензину стали использовать излишки кукурузы. Преимущество бензоспирта перед бензином - экологическая чистота.

Будущее, вероятно, принадлежит тем странам, которые вкладывают достаточные средства в разработку энергосберегающих технологий и альтернативных источников энергии. Примером могут служить лидеры перестройки энергетики - Япония и Швеция.