2005-09-07

Энергия: нужда и выгода

Экологически чистое производство когда-нибудь станет рентабельным

Существование современной цивилизации прямо зависит от источников энергии. Институт мировых ресурсов утверждает, что энергопотребление на планете на 90% удовлетворяется за счет ископаемого топлива.

УГОЛЬ

Из всех ископаемых видов топлива угля на планете осталось больше всего - его должно хватить еще на тысячу лет. Электростанции, работающие на этом топливе, производят 40% электроэнергии в мире. В Соединенных Штатах и Германии из угля вырабатывают более половины потребляемой энергии, в Индии - 60%, в Китае, Польше и Южной Африке - 75%. Крупнейший экспортер угля - Австралия: на нее приходится почти треть мирового рынка угля.

Однако специалисты предупреждают: уголь - самое насыщенное углеродом топливо, выделяющее углекислого газа на 29% больше, чем нефть, и на 80% - чем природный газ. На его долю приходится 43% ежегодных выбросов углерода в атмосферу (примерно 2,7 млрд. тонн).

Помимо ущерба окружающей среде сжигаемый уголь вредит и здоровью людей. В одном из недавних докладов ООН "Глобальное экологическое обозрение" сообщается: "В одиннадцати крупных городах Китая дым и мельчайшие частицы, выделяющиеся при сгорании угля, служат прямой причиной 400 тыс. случаев заболеваний хроническим бронхитом".

НЕФТЬ

Из мировых запасов нефти, объем которых оценивается примерно в 2 триллиона баррелей, около 900 млрд. уже использовано. При нынешнем уровне нефтедобычи запасов должно хватить еще лет на 40. Геологи Колин Кемпбел и Жан Лаеррер еще в 1997 году предупредили: "Уже в ближайшие 10 лет добыча нефти не сможет угнаться за спросом на нее". Журнал "Нью сайентист" предупреждает: "Когда нефтедобыча снижается, а спрос растет, цены становятся неустойчивыми. Это может привести не только к экономическому хаосу, но даже к войнам за нефть".

Впрочем, дефицит нефти - это не самое худшее. Гораздо опаснее, по мнению экспертов, то, что экономические проблемы по-прежнему решаются отдельно от экологических.

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ

В следующие 20 лет во всем мире все большую роль будет играть природный газ, как самый чистый вид ископаемого топлива. По предварительным оценкам, его запасы пока еще велики. Однако, по мнению Ассоциации газопромышленников США, "никто точно не знает, насколько они велики". Оценки его количества основываются лишь на предположениях, хотя надо признать, что определить реальные объемы газовых запасов довольно трудно.

Основной компонент природного газа - метан. Это он усиливает парниковый эффект и задерживает тепло в 21 раз сильнее углекислого газа, предупреждает упомянутая Ассоциация. Однако специалисты из управления по охране окружающей среды США подчеркивают, что количество других вредных выбросов в атмосферу при переходе на природный газ значительно снижается.

АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ

430 действующих ядерных реакторов в мире, по сообщениям в "Острэлиан джиогрэфик", вырабатывают 16% всей электроэнергии. (В развивающихся странах Азии строятся еще 17). Несмотря на возможность повторения аварии, произошедшей в 1986 году в Чернобыле, атомная энергетика завоевывает все большую популярность. Кстати, "Нью сайентист" сообщает, что "неполадки и повреждения стали серьезной проблемой для атомных реакторов Америки". В марте 2004 года на реакторе Дейвис-Бессив в Огайо "чуть было не произошла авария".

ВЕТЕР

Человечеству нужны более чистые и надежные источники энергии. Поэтому оно уже давно использует силу ветра. В последние годы, однако, интерес к ней явно усиливается. Изготовленные по новейшим технологиям ветроэнергетические установки способны вырабатывать такое количество энергии, которого хватило бы на 35 млн. человек. К тому же ветер - совершенно чистый и возобновляемый источник энергии. В Дании, например, уже 20% электричества вырабатывается силой ветра. Все большее распространение получает ветроэнергетика в Германии, Испании и даже Индии, которая претендует на пятое место в мире по использованию силы ветра. В США ныне действует 13 тыс. ветроустановок. Здешние специалисты полагают, что если использовать все подходящие для этого территории США, то полученной энергией можно обеспечить 20% потребности страны в электричестве.

СОЛНЦЕ

Суммарная мощность гелиоустановок во всем мире составляет около 500 мегаватт. Однако фотоэлектрические преобразователи солнечного света пока еще не настолько эффективны, как хотелось бы, а вырабатываемое ими электричество значительно дороже, чем получаемое при сжигании ископаемого топлива. Кроме того, при производстве фотоэлементов используются ядовитые вещества (сульфид кадмия и арсенид галлия). Поскольку они сохраняются в природе столетиями, переработка и утилизация отработавших фотоэлементов может стать большой проблемой. Кстати, потребность в фотоэлементах ежегодно растет на 30%.

ТЕПЛО ЗЕМЛИ

Если к ядру нашей планеты, температуру которого оценивают в 4 тыс. градусов по Цельсию, сквозь земную кору прокопать туннель, температура в нем с каждым километром будет расти в среднем на 30 градусов. Для людей, которые живут рядом с термальными источниками или вулканическими разломами, подземное тепло более доступно. В 58 странах мира исходящую из глубин земной коры горячую воду или пар используют для отопления домов или производства электроэнергии. Исландия получает из геотермальных источников примерно половину всей своей энергии. А в Австралии специалисты обсуждают возможность извлекать энергию из раскаленных каменных пород, расположенных на глубине в несколько километров под землей. "Острэлиан джиогрэфик" сообщает: "Некоторые ученые предлагают закачивать под землю воду и получать ее обратно уже горячей под большим давлением - способной вращать турбины электрогенераторов. Таким способом можно получать электроэнергию десятилетиями и даже веками".

ВОДА

Гидроэлектростанции вырабатывают сегодня 6% электроэнергии в мире. Согласно "Международному энергетическому обозрению" за 2003 год, в течение следующих двух десятилетий возобновляемые источники энергии будут пополняться в основном за счет строительства крупных гидроэлектростанций в развивающихся странах Азии. Однако журнал "Биосайенс" предупреждает: "Водохранилища часто затопляют ценные плодородные земли, а плотины разрушают экосистему - флору, фауну и микроорганизмы".

ВОДОРОД

Этот бесцветный горючий газ - самый распространенный элемент во Вселенной. Он входит в состав растительных и животных тканей, ископаемого топлива и воды. Он сгорает более эффективно, чем ископаемое топливо, и не выделяет вредных веществ. Добывать его довольно просто (пропуская электричество через воду, ее разлагают на водород и кислород).

В журнале "Сайенс ньюс онлайн" говорится, что этим методом можно, казалось бы, добывать водород в больших количествах, однако он не экономичен. В мире вырабатывается примерно 45 млн. тонн водорода (в основном для производства удобрений и чистящих средств), но его получают с применением ископаемого топлива, а при этом выделяется ядовитый угарный и углекислый газ, способствующий глобальному потеплению.

ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

И все же водород считается одним из самых перспективных и многообещающих альтернативных источников энергии. Эта оптимистическая точка зрения основана на значительных достижениях в разработке так называемых топливных элементов. Они вырабатывают электричество из водорода, но не путем сжигания, а через соединение его с кислородом в ходе управляемой химической реакции. При использовании чистого водорода выделяется только тепло и вода.

Еще в 1839 году английский судья и физик Уильям Гров сконструировал первый топливный элемент. Он был безотказен, однако производить его было дорого, к тому же топливо и необходимые компоненты было трудно добывать. На какое-то время эта технология была забыта, пока в середине ХХ века не стали разрабатывать топливные элементы для обеспечения энергией американских космических кораблей. Сейчас такие устройства применяются как в космонавтике, так и для более простых земных задач.

Современные топливные элементы способны заменить двигатели внутреннего сгорания в автомобилях, обеспечить энергией жилые и производственные здания, питать сотовые телефоны и компьютеры. Однако энергия стационарных электростанций, работающих на топливных элементах, пока в четыре раза дороже той, которую получают из ископаемого топлива. В удешевление этой экологически чистой технологии вкладывают сотни миллионов долларов. И будут вкладывать, пока применение экологически чистых источников энергии не станет выгодным.