Дешева енергія Сонця замінить дорогу нафту. Але найшвидше за півстоліття, якщо вже від сьогодні ми почнемо витрачати в п'ять разів більше грошей на дослідження, -- сказано в рапорті, який підготували в США кількасот науковців.
Цей рапорт з'явився на замовлення американського Департаменту енергії. Двісті вчених різних спеціальностей протягом року шукали відповідь на питання, яке поставили перед ними представники уряду: чим найкраще в майбутньому замінити традиційні види палива: вугілля, нафту і газ?

Енергетичний голод

-- Теперішня сукупна потужність енергетичного обладнання, яке працює у світі, становить близько 13-ти терават (мільярдів кіловат), але цієї енергії не вистачає. До 2050 року світове споживання енергії подвоїться, а наприкінці століття стане втричі більшим ніж сьогодні, навіть якщо ми навчимося економити енергію, -- пояснює професор Нейт Левіс з Каліфорнійського технологічного інституту, який керує цією великою групою науковців.

Звідки, однак, узяти чергові мільярди кіловат? Нині 85 відсотків електроенергії, тепла, палива для транспорту отримуємо з корисних копалин, тобто нафти, газу, вугіля. Але, як каже Левіс, якщо говорити про віддалену перспективу, то це згодом стане неможливим, бо традиційної сировини замало, щоби нею задовольнити зростаючий попит. Тому, на думку професора, треба шукати альтернативні джерела енергії.

Теоретично, ми маємо з чого вибирати. Це може бути і вітер, і вода, і біомаса, і уран, і тепло, яке приховане в глибинах Землі. На жаль, коли детальніше розглянути ці джерела енергії, як це зробили автори американського рапорту, виявляється, що можливості їх масового використання сьогодні є дуже обмеженими, а часом -- як це є у випадку зі сонячною або геотермальною енергією -- практично нульовими.

Вітер -- це добре, але він не завжди дує

Як використати той потенціал, яким володіє природа?

-- Ми не знаємо жодного закляття на зразок "Сезаме, відчинись". Потрібні дослідження дешевих технологій. Без них не зможемо задовольнити зростаючих енергетичних потреб людства, -- каже Левіс.

На думку авторів рапорту, сьогодні найближчим до масового використання є вітер. Нині вітрові електростанції можуть продукувати енергію вартістю 5 центів за кіловатгодину. Дешевшим є лише вугіля і газ, наголошують вчені.

Однак вітер має свої мінуси. Не всюди він дує настільки сильно, щоби виплачувалося ставити турбіни. За підрахунками Європейського товариства вітрової енергії, весь потенціал дешевого вітру становить від 2 до 6 терават, тобто 15-20 відсотків від того, що буде нам потрібне 2050 року.

-- Щоправда, вчені зі Стенфордського університету нещодавно підрахували, що цей потенціал значно більший -- понад 70 терават, однак ці прогнози опираються тільки на комп'ютерні симуляції, -- наголошує Левіс.

Обробити поля, посадити верби?

Величезний потенціал має енергія, джерелом якої є біомаса, тобто органічні рештки або рослинні плантації. Однак, як сказано в рапорті, для масової продукції біомаси немає місця. Якби вдатися до цього, то постраждало б виробництво продуктів харчування, бо, замість збіжжя, поля треба було би засаджувати так званими енергетичними рослинами, наприклад -- вербами.

-- А це малоправдоподібно, -- підводить риску Левіс.

Наступні кандидатури на джерело енергії майбутнього -- гарячі термальні води та морські припливи -- відкинуто. По-перше, через великі витрати, потрібні при їх використанні, а по-друге, через обмежену кількість місць, де можна їх використовувати.

-- У деяких місцях ці джерела енергії можна використовувати, як це, наприклад, роблять в Ісландії з геотермальними джерелами, але в масштабах цілого світу такої енергії не вистачить, -- зазначає Левіс.

Тоді, може, уран? Але й він, на думку авторів рапорту, не заспокоїть енергетичних потреб людства в XXI столітті.

-- Щоби встигати за зростаючим попитом, уже до 2050 року треба було б збудувати кільканадцять тисяч атомних електростанцій, кожна з яких мала б потужність гігавата. Це означає, що в найближчі десятиліття протягом кожних кількох днів мали б запускати новий реактор. Звідки взяти гроші на будівництво цих електростанцій, де їх поставити, куди викидати радіоактивні відходи, які вони продукуватимуть, як охороняти їх від терактів та крадіжок продуктів розщеплення? -- запитує співавтор рапорту професор Джордж Кребтрі. Він вважає, що уран може бути добрим для однієї країни чи регіону, і хіба що на короткий час. Однак, на його думку, світову енергетику розвивати на основі цього джерела енергії неможливо.

Світло зверху

Врешті автори рапорту прийшли до висновку, що людство повинно робити ставку на Сонце.

-- Це найліпше, що нам може запропонувати природа. Всього за годину наша планета отримує з космосу стільки енергії, скільки людство споживає протягом року, -- каже Кребтрі.

На жаль, шлях до масового використання сонячної енергії ще довгий і нелегкий. Пристосування, з допомогою яких отримують сонячну енергію, незважаючи на багато років досліджень, поки що не надто продуктивні, а електроенергія, що її вони дають, дуже дорога. Автори рапорту підрахували, що якщо всі будинки в США накрити сонячними батареями, то їхня загальна потужність становила би тільки 0,25 терават.

-- Це ледве одна десята електроенергії, яку сьогодні споживає Америка, -- зазначив Левіс.

Водночас учені виклали в рапорті дивовижну ідею побудови глобальної мережі сонячних електростанцій загальною потужністю 20 терават.

-- Їх треба розмістити там, де Сонце світить найсильніше. Припустімо, що ці електростанції досягнуть віддачі в 10 відсотків (таку кількість сонячної енергії вони перетворюватимуть в електроенергію). У такому випадку сонячними батареями треба було б вкрити територію загальною площею 200 тис. квадратних кілометрів. Сьогодні це нереально, але через 30-40 років, якщо візьмемося за роботу, це може бути можливим, -- заявляє Левіс.

Підкорили Місяць, тепер пора на Сонце

Роботи, дійсно, багато. Сонячна енергетика може стати масовою і дешевою, але спочатку мусить подолати три головні технологічні перешкоди, -- сказано в американському рапорті. Перше завдання, яке стоїть перед науковцями -- це значне збільшення ефективності сонячних батарей завдяки нанотехнологіям та новим матеріалам (у рапорті теж ідеться про вловлюваня сонячної енергії в космосі й пересилання її на Землю). Друге, що треба зробити -- це навчитися зберігати вловлену енергію так, щоби не марнувати її і могти використовувати як удень, так і вночі, влітку і взимку. І нарешті треба навчитися використовувати сонячну енергію для виробництва інших екологічно чистих носіїв, наприклад -- з води.

Усі ці перешкоди можна подолати тільки одним способом: інвестуючи більше коштів в дослідження.

-- Грошей на дослідження треба витрачати в п'ять разів більше, ніж сьогодні, хоча й цього може бути замало, -- твердить Левіс. -- Для нас немає кращого джерела енергії, ніж Сонце. Не обманюймо себе, що дешевим коштом нам вдасться задовольнити вовчий апетит людства на електроенергію, тепло й паливо. Нам необхідний план, на зразок програми "Аполло", завдяки якій людина висадилася на Місяць. Тепер варто підкорити і Сонце.

Коментар до теми
Андрій КОНЕЧЕНКОВ, журнал "Зелена енергетика", м. Київ

На сьогодні висновки щодо того, чи буде Україна використовувати сонячну енергію, чи енергію вітру або водню, залежать від того, яка група науковців займається вивченням цього питання. Наприклад, нафтові компанії, такі, як "Брітіш Петроліум", "Шелл", нині є лідерами в Європі з виробництва фотоелементів. Вони зараз вкладають гроші в нові технології для використання сонячної енергії. Це їхній пріоритетний напрямок. І тому група американських вчених, що співпрацює з нафтовими компаніями, на замовлення уряду, підготувала саме такий рапорт, у якому рекомендує розвивати сонячну енергетику.

Однак, якщо брати до уваги думку вчених з інших країн світу, то більшість вважає, що напрямок, який допоможе вирішити питання з тепловою та електричною енергією -- це використання біомаси. І вже потім іде вітер і Сонце. Також зараз вчені розраховують на технології з використанням водню. Але йдеться про виробництво водню не за рахунок електроенергії, а за рахунок сонячної або вітрової електроенергії.

Щодо вітрової електроенергетики, то на сьогодні використовуються ті території, де є великий потенціал вітру. Ця енергетика нині розвивається таким чином, що встановлені вітроелектростанції досягають потужності майже 50 гігават. На сьогодні потужність вітрових електростанцій Німеччини щорічно сягає 3,5 гігават.

Що стосується біомаси, то, наприклад, в Україні щорічно виробляється 23 млн тонн соломи. І десь приблизно 3,5 тис. тонн просто спалюють на ланах. А Данія лише шляхом переробки соломи та біомаси виробляє 3 відсотки електроенергії, що споживається країною за рік.

Отже, на сьогодні треба використовувати те, що є. За підрахунками Міжнародного енергетичного агентства, нині у світі використовується 14 відсотків відновлювальної енергетики, із них 12 відсотків -- це використання біомаси.

Треба розвивати альтернативні джерела енергії, визначаючи потенціал того чи іншого виду. В країнах, де кількість сонячних днів займає більшу частину року, потрібно розвивати сонячну електроенергетику. Та в Україні це не перспективно.

Загалом тепер дуже популярно використовувати комбіновані технології. Це, на мою думку, найсучасніший підхід до вирішення питання альтернативних джерел енергії.

Щодо атомної енергетики, то тут залишається невирішеним питання захоронення ядерних відходів. І ці проблеми є не тільки в нас, але і в багатьох країнах світу. І поки цю проблему не буде вирішено, атомна енергетика не буде розвиватися. Це підтверджує хоча б такий факт, що США з 1973 року не ввели в дію жодної атомної електростанції. Активно розвивається атомна енергетика тільки у Франції (дає 75 % всієї електроенергії), оскільки там багато урану. Натомість Італія відмовилася від такого виду енергії. Німеччина прийняла програму закриття всіх атомних електростанцій до 2010 року, розвиваючи при цьому відновлювальні види електроенергетики.

Довідка до теми

Інститут геології і геохімії горючих копалин НАНУ, м. Львів

Найважливішими паливними копалинами, які належать до енергетичних ресурсів, є нафта, природний газ і вугілля. Володіння великими запасами цих корисних копалин завжди визначало стан і рівень тієї чи іншої цивілізації, добробуту людей тощо. Тому там, де йдеться про нафту й газ, завжди в гру вступають великі гроші, починаються війни за володіння цими стратегічними ресурсами.

Світові розвідані запаси нафти й газу величезні: понад 52 млрд тонн нафти і 28 трильйонів куб. метрів газу (станом на 1970 рік, без тодішніх соцкраїн). Ці запаси сконцентровані, головним чином, у країнах Близького і Середнього Сходу, Центральної та Південної Америки, Африки й Азії. За підрахунками вчених, при сучасному рівні споживання, цих корисних копалин вистачить ще на 30 років. Однак водночас уже протягом 50-ти років цей прогнозований термін залишається незмінним.

Без сумніву, що запаси нафти й газу є скінченними. За найсучаснішими прогнозами, їхні ресурси буде повністю вичерпано протягом 100 наступних років. Тому потрібно шукати інші джерела енергії.

Щодо України, то вона на сьогодні забезпечує себе газом на 25 %, нафтою -- на 10-12 %.