Парадоксы климата. Ледниковый период или обжигающий зной? - Игорь Кароль

Итак, благие намерения высказаны в мире почти единодушно. Однако хорошо известно, куда они могут привести… Хочется верить, что в данном случае исход будет куда как оптимистичнее.

Глава тринадцатая

Фундамент будущих свершений

Время делает свое дело. А вы, люди?

Что можно сделать для благоприятных изменений климата

Строить планы, безусловно, несравнимо легче, чем претворять их в жизнь. К сожалению, достижения быстрого эффекта в противоборстве с глобальным потеплением ждать не приходится.

Даже при полном прекращении выбросов парниковых газов изменение климата будет продолжаться в течение нескольких веков, до тысячелетия (!) – так велика инерция системы.

Поэтому наш удел – постепенно, шаг за шагом, способствовать улучшению экологической ситуации и при этом, что психологически очень важно, видеть плоды своих усилий. Какие же пути противостояния глобальному потеплению предлагают специалисты? Выделим основные векторы движения и укажем, какая работа «будет делаться и делается уже».

Пожалуй, наиболее существенным является переход на экологически чистые возобновляемые источники энергии. Выше уже говорилось, что вклад энергетического сектора экономики в эмиссию парниковых газов достигает одной четверти. Сегодня альтернативой сжиганию нефтепродуктов и природного газа выступают солнечные и ветряные энергоустановки (см. рис. 24 и 25 цв. вклейки).

Согласитесь, это так характерно для человеческой природы – попытаться удовлетворить свои энергетические запросы за счет «доброго дяди» – Солнца. Подобная идея витает в воздухе давно: уже в 1767 г. швейцарский ученый Г. де Соссюр построил первый в мире солнечный коллектор и использовал его для разогрева воды и пищи. Однако для реального исполнения этой мечты Солнце должно следовать лозунгу, провозглашенному В. Маяковским, – «светить всегда, светить везде». В переводе с возвышенно-поэтического языка на канцелярско-прозаический: гелиоэнергетические установки целесообразно строить там, где солнечное сияние составляет не менее 2000 часов в году, а интенсивность суммарной радиации не ниже 600–800 Вт/час. Понятно, что Шпицберген и «солнечный Магадан» сразу отпадают. Сегодня мировыми лидерами по выработке энергии солнечными электростанциями являются США, а в Европе – Испания. В Испании ужу работают 9 солнечных заводов и еще 25 солнечных электростанций строится. Например, в Альмерии, над которой безоблачное небо свыше 300 дней в году, станция «Цеза-1» имеет мощность 0,5 МВт (в 2010 г. доля солнечной энергии составляла 17,7 % общего количества электроэнергии, произведенной в Испании).

В целом доля гелиоэнергетики в мировой выработке энергии пока невелика (около 2,7 %), а интерес к ней возникает только во время нефтяных кризисов. Нынешний же пик интереса спровоцирован недавними трагическими событиями на Фукусиме (Япония), поставившими под сомнение перспективы атомной энергетики, по крайней мере в сейсмоопасных районах.

В сложившихся условиях возник уже упоминавшийся нами план Desertec, предусматривающий строительство солнечных тепловых электростанций в пустынях Северной Африки и Ближнего Востока.

Специалисты утверждают, что для покрытия потребности в электроэнергии, не только местной, но и европейской, достаточно застроить всего 0,3 % площади этих пустынь, а с площади в один квадратный километр можно за год получать 300 ГВт/час электроэнергии (потребление такого количества солнечной энергии позволит сократить выбросы CO2 на 200 тыс. т в год).

Принцип работы солнечных тепловых электростанций заключается в следующем: вода, нагретая солнечными лучами, превращается в пар, который приводит в действие турбину, генерирующую электроэнергию. Использование в солнечных тепловых электростанциях системы зеркал позволяет сконцентрировать солнечную энергию и тем самым повысить коэффициент полезного действия установки.

Реализация плана Desertec рисует радужные перспективы не только для стран региона, но и для европейцев, надеющихся к середине столетия покрыть 60–80 % своих потребностей в энергии за счет возобновляемых ее источников, в том числе на 20 % – с помощью гелиоэнергетики. При этом цена одного киловатт-часа должна снизиться с сегодняшних 23–27 евроцентов до 5. Тут, правда, нас «терзают смутные сомнения»: как известно, «голь (на эту роль идеально подходит вечно нуждающийся в средствах Минфин) на выдумки хитра», поэтому возможно появление какого-либо дополнительного налога, например на «амортизацию Солнца». Ложкой дегтя в этой бочке арабо-европейского меда является политическая нестабильность в регионе. Перебои поставок электроэнергии в Европу, возникни серьезная напряженность, могут принять такие масштабы, что не раз возникавшие в первом десятилетии XXI в. энергетические проблемы, связанные с российско-украинским газовым конфликтом, покажутся «детской шалостью», о которой даже неудобно вспоминать.

Альтернативой проекту Desertec может оказаться названный по имени эллинского бога Солнца греческий проект производства солнечной электроэнергии «Гелиос»: в соответствии с ним предполагается получать до 2,2 ГВт к 2020 г. и 10 ГВт к 2050 г. Греки рассматривают реализацию этого масштабного проекта как один из путей вывода страны из ее нынешнего тяжелого финансового положения и уже сегодня высказывают готовность экспортировать в будущем значительную часть произведенной электроэнергии в намеревающуюся отказаться от атомной энергетики Германию[24]. Что ж, поживем – увидим, но, по мнению экспертов, рынок солнечных тепловых электростанций должен удвоиться уже в ближайшее десятилетие. Очевидно, что в России эксплуатация подобных установок возможна лишь в южных областях.

Самым главным альтернативным источником энергии является ветер.

Ветроэнергетика развивается наиболее быстрыми темпами. Ветер, напомним, возникает из-за неравномерности нагрева Солнцем различных географических зон на Земле. Идея преобразовать кинетическую энергию ветра в другие ее формы возникла очень давно. Парус использовался с незапамятных времен для перемещения по водным поверхностям, ветряные мельницы, преобразовывавшие энергию ветра в механическую, существовали в Египте уже во II–I вв. до н. э., в Западной Европе они появились в XIII в. благодаря крестоносцам. В XVI в. на их основе начали строить городские водонасосные станции: в 1526 г. такая станция появилась в Толедо – в ту пору столице Испании, в 1582 г. – в Лондоне, в 1608 г. – в Париже. Ветряные мельницы, производящие электрическую энергию, изобретены в Дании в XIX в. Во время Второй мировой войны в Дании насчитывалось несколько десятков ветроэлектростанций, дававших 80 млн кВт/ч электроэнергии. В 1968 г. в Австралии эксплуатировались более 250 тыс. ветроустановок. В конце 2010 г. общая мощность всех ветрогенераторов в мире достигла 196,6 ГВт, ими было произведено 430 ТВт/ч (тераватт в час, 1 тераватт = 1.1012 Вт/час) электроэнергии, что составило 2,5 % всей произведенной в мире (рис. 30).

Рис. 30. Суммарные мощности ветроустановок (ГВт) в период 1997–2010 гг., по данным Международного энергетического агентства

При этом на Европу приходится 44 % ветряных установок, на Азию и Северную Америку – 31 % и 22 % соответственно.

Рис. 31. Суммарные установленные мощности (в МВт – мегаваттах) по странам мира в 2005–2010 гг., согласно данным Европейской ассоциации ветроэнергетики и Совета по глобальной ветроэнергетике: 1 – США, 2 – Китай, 3 – Германия, 4 – Испания, 5 – Индия, 6 – Япония, 7 – Австралия

Развивать большую ветроэнергетику (мощностью более 1 МВт) целесообразно в районах, где средняя годовая скорость ветра больше 8 м/с и годовое число часов, когда установка может работать, превосходит 2000. Хотя ветрогенератор начинает производить электроток уже при скорости ветра 3 м/с и отключается при скоростях свыше 25 м/с. Оптимальная же скорость составляет 15 м/с, при ней достигается максимальная мощность выработки электроэнергии. В 2009 г. 82 % ветрогенераторов в мире имели мощность 1,5–2,5 МВт.

Достоинства ветроэнергетики довольно очевидны: ветры дуют повсеместно и их ресурс практически неисчерпаем («ветрозапасы» в 100 раз превосходят запасы гидроэнергии всех рек Земли). Себестоимость одного киловатт-часа, генерируемого ветроустановками, ниже, чем производимого угольными электростанциями: к примеру, в США это 2,5–5 центов (в зависимости от силы ветра) и 4,5–6 центов соответственно (рис. 25 цв. вклейки).

В одной из популярных брошюр, изданных в США, помещен рисунок, на котором изображен ветродвигатель и под ним – корова. В подписи к рисунку говорится, что стоимость энергии, производимой ветроэнергетической установкой, равна стоимости молока от этой коровы.