http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=6db34577-78e8-4fec-9621-cf7add9fd642&print=1© 2024 Российская академия наук
Профессор Московского энергетического института Владимир Иванович Виссарионов, первый заместитель заведующего кафедрой нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, уверен, что будущее за ними. И приводит красноречивые цифры. Много ли на Земле осталось запасов нефти и газа? Если сжечь их все, то они дадут столько тепла, сколько посылает нам Солнце за полтора месяца. «Мирного атома» побольше, но и его запасы не беспредельны. Солнце же вне конкуренции: в киловаттах его мощность выражается цифрой с двадцатью тремя нулями, и светить оно будет еще примерно шесть миллиардов лет. Реальные перспективы использования нашего светила подтверждает и первое учебное пособие по солнечной энергетике, подготовленное в институте под редакцией профессора Виссарионова
- За последний год интерес к возобновляемым источникам энергии заметно вырос, - говорит профессор. - Во всяком случае конкурс на нашу специальность увеличился в полтора раза. Дешевая нефть заканчивается, добывать ее на шельфе Северного Ледовитого океана - дело дорогое, и уже ясно, что пора искать другие пути. Сегодня энергия Солнца используется все активнее, обеспечивая людей не только горячей водой и теплом, но и электричеством. Еще не так давно приходилось концентрировать солнечные лучи с помощью зеркал, занимая при этом немалые площади, затем превращать воду в пар и лишь потом получать электричество. Это неплохо там, где солнце печет целыми днями, но что делать в наших широтах? Можно использовать фотоэлементы, которые напрямую преобразуют энергию света в электрическую. Причем делать это можно даже тогда, когда небо затянуто тучами. Такая установка успешно конкурирует с дизельными генераторами, и специалисты считают, что в перспективе этот принцип станет основой энергетики. В производстве фотоэлектрических установок - настоящий бум, за последние годы их выпуск резко вырос, а суммарная мощность составила 500 мегаватт. Во всяком случае американцы ежегодно экономят таким образом до полутора миллионов тонн условного топлива. В ближайшие годы ученые намерены довести стоимость такого электричества до двух-трех рублей за киловатт-час.
Конечно, отношение к перспективной энергетике в мире очень разное. Если «зеленые» предлагают вообще заменить ею все, к чему мы привыкли, то специалисты осторожнее в оценках. Но и по их прогнозам, уже через несколько лет во многих странах доля солнца, ветра, воды и тому подобных источников перевалит за десять процентов. Ведь энергию можно брать и буквально из-под ног, потому что температура земных недр с каждой сотней метров растет от двух до шести градусов. За рубежом уже бурят скважины на пять - семь километров, добираясь до температур около трехсот градусов. Способ не только экологически чистый, но и полезный: японцы, например, пришли к выводу, что чем больше мы отнимем у земли избыточной энергии, тем меньше будет землетрясений.
В Германии реализован проект «Сто тысяч крыш», благодаря чему множество домов оборудовано такими установками. Электросеть, конечно, остается в резерве, туда же идут и излишки энергии. Значительную часть стоимости проекта оплачивает государство, которое в нем очень заинтересовано: ведь энергоносители дорожают, и немцам приходится больше экономить и больше платить. Примерно то же самое делают и в США, но с гораздо большим размахом: проект, рассчитанный до 2010 года, там назвали «Миллион солнечных крыш».
Словом, тяга к возобновляемым источникам энергии - тенденция общемировая. Кое-что появляется и у нас. Так, в столице построено около двух десятков зданий, которые обеспечиваются энергией солнечных батарей.
- Это только первые ласточки, - уверен В. Виссарионов. - Мы рассчитали: если в Москве на крышах домов поставить солнечные батареи, то полученной энергии хватит для обеспечения всех потребностей города в электроэнергии - отопление и освещение, транспорт, производство... Правда, стоимость такого проекта пока неподъемная, но это вопрос времени. Коэффициент прямого преобразования солнечной энергии в электрическую уже на уровне тридцати процентов, а скоро будет доведен и до сорока - то есть станет вполне сравним с показателями традиционной энергетики. Потому спрос на такие батареи растет, и они становятся все дешевле.
Преимущества возобновляемых источников энергии очевидны - распространенность и чистота. Как, впрочем, и минусы: малая мощность и нестабильность. Но в любом случае к 2020 году Евросоюз почти четверть энергии будет получать именно таким способом.
Институту есть что предложить энергетикам. Вот некоторые из разработок, которые успешно прошли испытания. Так, запатентована плавучая аэрационная установка, которая насыщает воду кислородом. Электродвигатель питается от солнечных батарей. Установка недорога, обслуживания почти не требует, но позволит очистить и возродить многие московские водоемы. Промышленные образцы испытаны, однако в производство не пошли: нужны заказы.
Или вот передвижная насосная станция, которая тоже питается от солнечных батарей. Она позволяет, например, качать воду из колодца на приусадебный участок, где нет электричества, и при этом удобна и бесшумна. Использовать ее энергию можно и для освещения, и телевизор можно подключить. Стоит эта штука сравнительно недорого, чуть больше тысячи долларов. В Тунисе ею очень заинтересовались, а вот для себя мы сделали всего несколько штук.
Энергетиков наверняка заинтересует возможность передавать по оптико-волоконному кабелю сконцентрированный солнечный луч. Это значит, что не надо греть воду и потом ее куда-то качать, а можно отправлять саму солнечную энергию. Тоже запатентовано. Испытано, но не используется: денег нет...
- Работаем и над технологией передачи энергии из космоса, продолжает профессор. - Зачем? Во-первых, там нет дня и ночи, энергию можно получать круглосуточно. Кроме того, когда солнечные лучи проходят через атмосферу, то теряют значительную долю энергии. А космическая электростанция на солнечных батареях сможет направлять мощный лазерный луч в любую точку планеты. Так что давние мечты о «гиперболоиде инженера Гарина» - не фантастика. Наши студенты часто выбирают эту перспективную тему для дипломных работ.
Есть новые идеи и насчет ветра. Его скорость меняется с высотой, и где-то на шести километрах она уже на порядок выше той, к которой мы привыкли на московских улицах. Эта энергия тоже вполне способна питать столицу, надо только создать установку. Стоимость ее, как показывают расчеты, вполне реальна. Идея запатентована.
Сегодня лучше всех используют ветер немцы, американцы и голландцы. Даже Индия вошла в пятерку лидеров. Если к 2030 году страны Евросоюза за счет ветряков планируют почти на четверть обеспечить свои потребности, то канадцы, подкрепив возможности ветра энергией гидростанций, смогут обойтись без каких-либо других источников энергии.
У нас же картина такая: возможности огромны, как и наши просторы, и нам хватило бы и одного ветра, но вот с реализацией дело не ладится. Поэтому одним из приоритетных направлений энергетической стратегии страны на ближайшее десятилетие стало освоение возобновляемых источников энергии. По оценкам, их потенциал составляет более 4 миллиардов тонн условного топлива в год, что впятеро превышает потребности страны. И вот еще что важно: крупная ГЭС строится лет десять - двенадцать, а ветровую станцию на 50 мегаватт можно построить всего за полгода, и окупится она быстрее. Такие примеры уже есть, но если сравнивать себя с лидерами, то увидим, что от Германии мы отстаем в тысячу раз, хотя территория наша почти в два десятка раз больше.
Причину неудач специалисты видят в состоянии нашей экономики. Подобная экзотика многим пока не по карману, несмотря на то, что стоимость электроэнергии, получаемой от возобновляемых источников, уже приближается к привычной. Но самое главное - нет эффективной стратегии, нет стимулов развития возобновляемой энергетики. А она, напомним, кроме солнца и ветра включает в себя энергию рек и земных недр, мусора и биомассы...
И все же работа в этом направлении постепенно набирает силу. В столичном районе Никулино построен семнадцатиэтажный экспериментальный жилой дом, который обеспечивается энергией с помощью тепловых насосов. Насосы эти качают ее из-под земли, этого естественного теплового аккумулятора. Планируется построить аквапарк, для которого необходимые градусы обеспечат опять-таки упомянутые насосы, и калории, которые без пользы расточаются в сточных водах или понапрасну греют уличный воздух, пойдут наконец в дело. Более того: ученые института сейчас работают над проектом экологически чистого поселка на Оке, в полутора сотнях километров от столицы. В нем разместятся медицинский центр и школа для одаренных детей, административные здания, коттеджи. Там не будет ни ТЭЦ, ни котельных, энергией поселок обеспечат возобновляемые источники. Солнечные батареи дадут электричество, а насосы - тепло. Расчеты показывают, что летом излишки энергии можно будет продавать в общую энергосистему, а зимой при необходимости докупать.
Еще две-три сотни лет назад, когда еще не знали такого слова - экология, сегодняшняя мечта была явью - люди пользовались только возобновляемыми источниками энергии. Ветер наполнял паруса, вода крутила мельницы, а грузы передвигала лошадиная сила, зачастую в единственном числе. Теперь эти наши полузабытые помощники - от солнца до горячих источников - вошли в планы научных институтов, а вузы готовят специалистов, умеющих использовать природную энергию, что веками нас согревала, освежала, а порой и трясла. Но проблемой обязательно придется заниматься не только потому, что запасы нефти и газа не бесконечны. Растущие потребности «царя природы» ведут к перегреву планеты и катастрофическим изменениям климата, за что придется расплачиваться. Значит, нужно помочь Земле, избавляя ее от энергетического мусора и переходя на экологически чистую (или, как ее еще называют, «зеленую») энергию, которая во многих странах ценится дороже обычной. Впрочем, недавно и у нас появился федеральный закон, отдающий приоритет возобновляемым источникам. Значит, энергетика нового века начинает занимать в нашей жизни свое законное место.