Сколько нефти и газа осталось в земных недрах? По оценкам, запасов хватит всего на несколько десятилетий. м. тем к концу XXI столетия энергопотребление на планете возрастет так же в 400 раз. Человечеству, создавшему цивилизацию на углеводородах, чтобы не оказаться у разбитого корыта, потребуются новые источники энергии. Какие - в точности сказать трудно. В конце XIX века считалось, что энергетика будет развиваться за счет угля, торфа, дров и хвороста. на данный момент этот прогноз смешон. Перенестись в будущее трудно, но не пытаться сделать это преступно перед будущим, которое формируется на данный момент. На основе оценок экспертов мы решили рассказать о тех источниках энергии, которые имеют перспективу и являются альтернативными нефти и газу.

Космос

Больше всего энергии выделяется при контакте материи и антиматерии. Происходит аннигиляция - взаимное уничтожение равных масс с выделением колоссальной энергии по формуле Эйнштейна E=mc2, самому знаменитому уравнению всех времен и народов. Аннигиляция привела к созданию Вселенной. Вот бы человеку такой ист. - почище вечного двигателя! В 200 кг антиматерии содержится столько энергии, сколько человечество потребляет за год. Но производить антиматерию на Земле нелепо. 1 грамм антиматерии, полученный в лучших ускорителях, стоил бы $60 трлн., значит больше, чем мировой валовой продукт за год. Чтобы игра стоила свеч, надо снизить себестоимость антиматерии в 60 млн. раз.

Но антиматерию можно найти в ближнем космосе. По некоторым гипотезам, из антиматерии состоят кометы. Может быть, Тунгусский метеорит не оставил фрагментов, но привел при падении на Землю к огромному тепловыделению именно из-за того, что нес антиматерию. НАСА открыл финансирование проекта по улавливанию антиматерии многокилометровыми ловушками на орбите. В земных ловушках научились удерживать десятки миллионов антипротонов в течение недели. Уже разработан проект космического корабля, где в двигателе происходит аннигиляция материи и термоядерный синтез.

Кто знает, может быть, в будущем, антиматерию будут отмывать в космосе, подобно золотым самородкам на Колыме, и доставлять на Землю. В пределах орбиты Сатурна рассеяны десятки килограммов антиматерии. Была золотая лихорадка - настанет антилихорадка.

Орбита

Трудно добиться значительного прироста мощности, если не опереться на внеземные ресурсы. на данный момент это фантастика, но как иначе избежать не только энергетического кризиса, но и экологической катастрофы? По всем законам, тепловыделение и загрязнение окружающей среды неизбежны при любом способе добычи энергии, и ради жизни на Земле генерацию энергии лучше вывести за ее пределы.

Что если собирать Солнце прямо на орбите так же до земной атмосферы, которая поглощает и рассеивает свет? При установке зеркала размером 10х10 км на геостационарной орбите 36 тысяч км дневной свет прольется на район Земли размером 400х400 км с освещенностью, как ясным зимним днем в Москве. Солнечную энергию можно использовать для подогрева и производства электроэнергии. В 1960-х годах в СССР были созданы проекты орбитальных электростанций, сейчас эту идею развивают в НАСА, где создано уже несколько вариантов - например, Солнечная башня на высокотемпературных сверхпроводниках. Чтобы снизить электромагнитное влияние на атмосферу, можно передавать энергию по высоковольтному кабелю с центром масс на стационарной орбите - проект является составной частью крупного Космического лифта. Можно также воспользоваться высокочастотным или лазерным излучением. В первом случае луч беспрепятственно проходит через грозовые тучи, во втором - отличается узким пучком и мизерными антеннами. Говорить о КПД рано, поскольку прогресс в электронике обгоняет все прогнозы.

Солнце

Солнечная энергетика построена на фотопреобразовании световой энергии в электричество и экономически пока невыгодна. Оправдано использование солнечных батарей только на космических аппаратах - на МКС их площадь достигает 4 тысяч кв. м. На производство батареи надо затратить больше энергии, чем она способна произвести за срок службы. Основным материалом является кремний с чистотой 99,99%, который стоит 40$/кг, фотопреобразователи имеют КПД всего 17%. Себестоимость более 40 центов/ кВт-час при средней себестоимости электроэнергии 2 цента/ кВт-час. Солнечная энергетика подвержена суточным, сезонным и погодным колебаниям.

В России активным лоббистом солнечной энергетики является Нобелевский лауреат Жорес Алферов, который как депутат Госдумы предпринимает усилия для принятия Закона о ее поддержке. К 2020 году суммарная мощность всех солнечных станций может достичь 140 Гвт - это нынешняя мощность всех электростанций в России, - говорит академик Алферов. - КПД фотопреобразователей мы сможем поднять до 50%. Это столбовой путь развития энергетики.

Всего в мире на солнечных станциях производится около 1 300 МВт электроэнергии. Это мощность одного атомного реактора. Лидер - Япония, на которую приходится более половины солнечной энергетики мира. Далее следуют Германия и США. Но даже в солнечном Израиле для подогрева плавательного бассейна на территории Института имени Вейсмана потребовались солнечные отражатели размером с футбольное поле.

В СССР работала экспериментальная солнечная станция в Крыму, но сейчас она пришла в запустение. Строительство станции под Кисловодском заморожено. Опыт использования солнечной энергии для горячего водоснабжения курортов в Краснодарском крае забыт. Качественные фотодиоды Россия продает в Германию и в Испанию, но внутри страны спроса на них нет.

Ветер

Достоинства ветряков - низкие эксплутационные затраты и экологичность, если закрыть глаза на шум, нестерпимый для множественных животных и птиц. Недостаток - дороговизна. Самая крупная в мире станция всего в 5 МВт на севере Германии имеет высоту 183 м, на мачту ушло 180 т стали, на фундамент - 1,3 тыс. куб. м бетона. Себестоимость энергии - 10 центов/ кВт-час. В последнее время стоимость ветряков снижается, и в районах с развитой инфраструктурой они конкурируют со станциями на газе.

В России неисчерпаемые ресурсы ветровой энергии, но главная проблема не техническая, а психологическая, - говорит президент Европейской ассоциации ветряной энергетики Кристиан Кьяер. - Нужно включить эту область в единую энергосистему.

В мире на ветре производится не более 1% электроэнергии. Но это безусловный лидер среди возобновляемых источников. В мире бум ветряной энергетики. Общая мощность - 75 тыс. МВт. Лидеры - Германия (20 тыс. МВт), Испания, США, Индия. Но по относительной важности нет равных Дании - 20% электроэнергии. В Англии показатели выросли на 47%. В Польше, Литве, Венгрии - в 3 раза.

В России этот вид энергетики остается экзотичным - 0,01% в общем балансе. В Калмыкии в 1995 году построен блок мощностью 1 МВт. В Калининградской области сооружается первый российский ветропарк.

Земля

С древнейших времен вулканы наводили ужас. Но горячие подземные источники можно обернуть для выработки тепловой и электрической энергии. Впервые геотермальная станция была построена в Италии 100 лет назад. Потом подключились Мексика, Новая Зеландия, Долина гейзеров в США. В Рейкьявике геотермальная отопительная система обслуживает 100 тысяч жителей. Энергия вулканов используется в 62 странах, суммарная мощность станций - 19 300 Мвт.

Доля России на мировом геотермальном рынке заметна - 10%. Сейчас на Камчатке работают 3 геотермальные станции мощностью 70 Мвт, они обеспечивают 25% потребностей региона. Перспективны Краснодарский край, Северный Кавказ, Калининградская область.

Геотермальные станции - ист. дешевой энергии, - говорит директор Института вулканологии РАН Евгений Гордеев. - Ресурсы одной только Камчатки оцениваются в 5 тысяч МВт, что позволяет обеспечить регион теплом и электроэнергией в течение 100 лет.

Но для крупных регионов и промышленных центров геотермальные источники вряд ли найдут широкое применение. Они расположены в труднодоступных районах, к тому же температура газа на рабочих лопатках турбин невысока - ниже 200 градусов. Впрочем, Россия владеет технологией производства турбин на атомных лодках, где этот параметр тоже невысок. в Москве, которая ниразу не видела вулканов, на улице Анохина есть два дома, которые снабжаются теплом из глубокой 30-метровой скважины.

Океан

Первые приливные мельницы были построены на берегах Бретани в XI веке и на русском Беломорье в XVII веке. Строгая периодичность приливов и отливов занимала Ньютона, который выявил зависимость силы приливов от циклов лунного месяца. Связь приливов и положения Земли, Луны и Солнца изучал создатель температурной шкалы лорд Кельвин. Но долго использованию приливных станций мешала малая плотность напора воды, и то, что высота прилива максимальна в полночь, когда потребление энергии минимально.

Первая в мире ПЭС построена во Франции в устье реки Ранс, впадающей в Ла-Манш, в 1966 году. В 1968 году во многом благодаря поддержке Известий в СССР в Кислой губе на Белом море была построена приливная станция мощностью 600 кВт, которая недавно была оборудована уникальными турбинами, работающими и при приливе, и при отливе. Станция в Кислой губе награждена золотой медалью на Всемирной выставке ЭКСПО в Японии, а сам метод получил название российского и используется при строительстве платформ для глубоководной добычи нефти. Небольшие приливные станции построены также в Канаде и в Китае.

В России готовы так же 3 проекта приливных станций. Один - в Белом море и два - в Охотском. В Мезенской губе сосредоточены оосновные запасы приливной энергии европейской части России, высота приливов достигает 10 метров. Проектная мощность станции 8 тысяч МВт, на ней будут установлены не традиционные прямоточные турбины, а новые ортогональные, которые разработаны в России и позволяют собирать энергию во время и приливов, и отливов. В Пенжинской губе, где самые высокие приливы в мире доходят до 17 метров, станция мощностью 20 тысяч МВт может обеспечить весь Магадан. Россия располагает потенциальным ресурсом приливной энергии, соизмеримым с общим количеством энергии, которое вырабатывается и используется в стране. По мнению главы РАО ЕЭС Россия Анатолия Чубайса доля приливной энергии может составить в будущем до 25% всей вырабатываемой в России электроэнергии. И в будущем Россия может стать экспортером технологий строительства приливных станций. Российская школа приливной энергии считается передовой в мире, и в нашей стране этому источнику экологически чистой энергии уделяется повышенное внимание.

В мире есть и другие экзотические проекты, где используется энергия океана. В США во Флоридском проливе близ острова Марафон сооружается станция в 136 МВт для использования энергии течения Гольфстрим, которое перемещает 25 млн. куб.м воды в секунду, что в 20 раз больше суммарного расхода всех рек земного шара. Плотины не будет, станция закрепится якорями на большой глубине. Первая очередь в 30 МВт будет сдана через 2-3 года.

По экономическим показателям океанические станции сопоставимы с речными ГЭС, в 2,5-3,5 раза экономичнее солнечных электростанций, на 10% превосходят атомные и уступают только тепловым станциям, которые, впрочем, не выдерживают конкуренции по экологии.

Термояд

Электростанция на термояде - революция, сравнимая с изобретением паровой машины и компьютера. Термоядерный синтез - энергия Солнца и звезд, и водородная бомба. Водород - самое распространенное вещество во Вселенной. Земле хватает одной миллиардной части солнечной энергии, что толкнуло Маяковского назвать наше светило дармоедом.

Фактически это производство энергии из воды. многозначительные специалисты, даже Гринпис, считают, что термояд способен решить энергетические проблемы человечества, - говорит академик Евгений Велихов, руководитель международного проекта по строительству термоядерного реактора ИТЭР. - В отличие от угля и газа, термояд неисчерпаем. В отличие от атомной энергии, экологически безопасен. В отличие от нетрадиционных источников, экономически эффективен.

В 1950-х годах в СССР Андрей Сахаров и Игорь Тамм предложили принципиально новую идею, которая воплотилась в легендарные токамаки. Токамак - магнитные камеры в форме бублика, которые удерживают раскаленную до нескольких сотен миллионов градусов плазму. В 1956 году в Англии Игорь Курчатов объявил о начале термоядерных исследований в СССР. Сейчас ведущие страны продвигают проект ИТЭР, который начинался с саммита Горбачева и Рейгана в Женеве в 1986 году. Россия вносит в ИТЭР10% от стоимости проекта в $13 млрд. Уже выбрана площадка в ядерном центре Кадараш во Франции для сооружения экспериментального реактора. В термоядерном реакторе будет поддерживаться температура в 150 млн. градусов (температура в центре Солнца 20 млн. градусов). На единицу термоядерного топлива вырабатывается в 10 млн. раз больше энергии, чем при сжигании органического топлива, и в 100 раз больше, чем при расщеплении ядер урана в реакторах АЭС.

Количество комплектующих у реактора в 100 раз больше, чем у Боинга-74 На покорение термояда уйдет не менее 50 лет, и особых энергетических проблем у человечества не будет. Но это в том случае, если получится, все - таки наука нередко дает отрицательный результат.

Растения

Спирт, что известно каждому взрослому человеку, является самым мощным энергетическим напитком. Но его можно вливать не в рот, а в мотор, снижая нагрузку на экологию. первый двигатель Дизеля в XIX веке работал на арахисовом масле. В США и Европе отпускаются крупные субсидии на производство биотоплива из растительного сырья, которое пока много дороже бензина. 10% биоэтанола, добавленного в бензин, снижают выбросы на 30-50%. Переходу на биоэтанол способствуют акцизные и законодательные меры. В Швеции принята программа полного перевода транспорта к 2020 году на биоэтанол и природный газ. В Бразилии весь бензин продается с добавлением этанола. К 2010 году спрос на биотопливо в Европе вырастет в 3 раза. В США на топливный спирт уходит 14% урожая кукурузы. Получать биотопливо можно из сахарного тростника, кукурузы, рапса и подсолнечника, даже из отходов производства сыра и, уж совсем мечта, куриного помета на птицефермах. Такое топливо используется на станции в английском городе Тэтфорд.

В России уникальные технологии по выращиванию бензина предложили академики Николай Платэ и Илья Моисеев. Но биоэтанол, как технический спирт, по нашим законам получит не субсидии, а попадет под повышенные акцизы. К тому же местный колорит в том, что метиловый спирт, необходимый для производства топлива, смертельно опасен для столь часто необузданного в напитках населения. Впрочем, идея круговорота дерьма в природе занимала даже такого примечательного человека, как солдат Иван Чонкин...