Альтернативная энергетика сходит с дистанции

Мировой кризис вносит свои коррективы в развитие альтернативной энергетики. Практически все государства мира, а также ведущие компании, до недавних пор только увеличивавшие финансирование НИОКР и производства альтернативной энергетики (АЭ), сейчас вынуждены их сокращать. Сокращение финансирования носит конъюнктурный характер и вызвано спадом цен на нефть, однако способен нанести отрасли существенный ущерб. Особенно остро кризис сказался на соответствующих проектах в развивающихся странах, в частности в Казахстане, где небольшой запас Стабфонда израсходован на поддержание банковской системы и, следовательно, не может быть инвестирован в инновационные проекты.

Рассуждения о скорой конечности запасов нефти и газа давно стали штампом для самого широкого круга людей, интересующихся проблемой исчерпания природных ресурсов. Ожидания увеличения степени урбанизации развивающихся стран и последующего за этим роста экономики дают основания прогнозировать увеличение спроса на энергию. По оценкам Worldwatch Institute, спрос возрастет на две трети к 2030 году, с динамикой роста 2,1% в год. Поэтому вопрос о том, что же станет в будущем энергетической основой мира: водород, термоядерный синтез, солнечная энергия или биотопливо — в последнее время приобретает особенную остроту.

Начальный рост государственных расходов на НИОКР в альтернативной энергетике пришелся на пик нефтяных цен в конце 1970-х — начале 1980-х. Причем две трети расходов пришлось на США, Германию и Японию. Однако затем падение цен на нефть устранило необходимость в развитии альтернативных источников энергии. К тому же сильное лобби крупных нефтяных компаний способствовало торможению процесса технических открытий в этой области.

В настоящее время в лидеры по развитию АЭ стремится и Китай. В 1995 году доля АЭ в энергосистеме страны не достигала и 0,2%. Теперь же КНР производит больше всего в мире солнечных панелей общей емкостью 1200 МВт. Германия, например, выпускает всего 875 МВт. Бразилия, благодаря климату, делает ставку на развитие биоэнергетики. В первую очередь это получение этанола из технических агрокультур. Уже сейчас Бразилия практически полностью обеспечивает себя автомобильным топливом за счет производства этанола из сахарного тростника. Безусловным же лидером в АЭ остается США — в 2007 году благодаря НВИЭ в стране было выработано 105 млрд кВтч электроэнергии (см. диаграмму 1). США, в этих же целях производит около 15 млрд литров биотоплива в год.

По последним данным МЭА, мировой энергобаланс лишь на 13% покрывался нетрадиционными источниками энергии (см. диаграмму 2). Зато динамика роста потребления энергии из этих источников (солнечная энергетика: +28,1% в год с 1971 по 2004 гг., ветровая: +48%, геотермальная +7,5%, тогда как динамика роста всех остальных источников энергии составляла лишь 2,2%) говорит о том, что прогнозы роста доли биомассы, ветра и других альтернативных источников энергии слишком оптимистичны.

Однако уже более 48 стран, из которых 14 — развивающиеся, имеют собственную политику развития альтернативной энергетики. Большинство из них планируют к 2012 году (то есть к дате завершения первой фазы Киотского протокола) получать порядка 5-30% всей энергии из возобновляемых источников.

О планах по стратегическому развитию альтернативной энергетики заявлял также и Евросоюз. До 2010 года ЕС грозится довести долю альтернативной энергетики до 20%, хотя на данный момент она составляет не более 6%.

Президент США Барак Обама тезис о том, что биотопливо (этанол и биодизель) является наиболее интересным и перспективным заменителем нефти и бензина, сделал одним из ключевых положений своей предвыборной программы. Лидерами этой отрасли могут стать только компании, обладающие исключительно отработанной технологией вкупе с несколькими «прорывными» ноу-хау, имеющие налаженные каналы бесперебойной поставки сырья и те, у которых есть каналы сбыта, что еще не совсем упорядочено даже в США.

По мнению некоторых экспертов от ТЭК (что, впрочем, заставляет подозревать их в ангажированности), наиболее перспективным направлением бизнеса в ближайшем будущем станет солнечная энергетика. Сегодняшние батареи уже имеют относительно высокий КПД, низкие уровни шума и загрязнения и компактные размеры. Ограничители использования в основном климатические и добавившиеся в последнее время сырьевые: не хватает силикона для производства ячеек (вынуждены конкурировать с индустрией компьютерных чипов, где также используется обогащенный кремний). Основными лидерами этого сегмента являются Германия, Япония и США, а также Израиль и Турция (в термальном сегменте).

В Казахстане разговоры по созданию реально действующих предприятий, использующих в качестве источника альтернативную энергию солнца или ветра, ведутся уже на протяжении многих лет. Главным аргументом в пользу ветроэнергетики является неэффективность централизации электроснабжения в условиях огромной территории при низкой плотности населения Казахстана, так как это приводит к значительным потерям энергии при ее транспортировке, особенно удаленным потребителям — в малые города и села.

Пока в Казахстане при помощи программы ООН установлена только одна экспериментальная станция по выработке энергии из ветра: в Джунгарских воротах. Однако, по оценке председателя экологического союза «Табигат» Мэлса Елеусизова, экономически обоснованный к использованию потенциал энергии ветра в настоящее время может составить около 3 млрд киловатт-часов в год. Кроме Джунгарских ворот, в этом отношении перспективен также так называемый Шелекский коридор и ряд других мест в различных регионах Казахстана, которые своим ветропотенциалом, подчеркивает Мэлс Елеусизов, могут обеспечить потребности близлежащих населенных пунктов и промышленных предприятий.

Тем не менее, несмотря на, казалось бы, полное понимание проблемы, в мире не наблюдается перехода на солнечную, ветровую энергию или энергию приливов и отливов в сколько-нибудь значительных масштабах. Обычно это объясняют происками нефтегазодобывающих компаний, недостаточной поддержкой государства, недостатком инициативы предпринимателей и т.д. Некоторые эксперты, учитывающие прежде всего финансовые расходы, объясняют символическое наличие альтернативной энергетики низкими ценами на нефть и газ и в самое ближайшее время обещают изменение ситуации.

Однако основная причина скромной динамики роста альтернативной энергетики (АЭ) в том, что ее использование энергетически в разы менее эффективно, чем использование «традиционных» видов сырья. Альтернативные источники энергии дороги не только потому, что для их изготовления надо много денег. Энергетические затраты на получение альтернативной энергии, как правило, превышают количество полученной энергии. Например, кремниевые солнечные батареи дороги, прежде всего потому, что для выплавки, очистки и обработки кремния нужно больше энергии, чем они способны выдать в течение всего своего срока службы.

В настоящее время тенденция такова: чем значительнее отчеты об успехах внедрения «новых технологий», основанных на альтернативном сырье, тем громче слышны голоса скептиков, которые, будучи подкреплены основательными физическими расчетами, никем не оспариваются (и не оспаривались, только раньше их удавалось замалчивать) всерьез.

Большинство крупных потребителей энергии продолжают инвестировать традиционные энергосистемы намного больше, чем альтернативные. Даже в понятие «энергетическая безопасность стран ЕС» вкладывается, в основном, тема обеспеченности природным газом из России и Северной Африки и доступа европейских компаний к соответствующей инфраструктуре. Вот и КНР — крупнейший и растущий потребитель энергии в Азии — озабочен пока только получением доступа к новым месторождениям углеводородов и строительством гидроэлектростанций, не рассматривая всерьез никакие иные направления.

А как же упомянутые выше масштабы производства биотоплива, например, в Бразилии и США? Как быть с пресловутой водородной энергетикой, которая сегодня пропагандируется наиболее активно? Нет никакого противоречия. И США, и Бразилия производят этанол сугубо как топливо для автомобилей и для его производства используют все то же невозобновляемое сырье. Увы, но никакой водородной и даже биоэнергетики полного цикла в буквальном смысле слова существовать не может.

Перспективы так называемого биотоплива — это просто очередной финансовый «мыльный пузырь», столь характерный для современной экономики. Безосновательность надежд на эту модификацию «вечного двигателя» еще 30 лет назад обосновал академик Петр Капица. Однако, завороженные очередными грандиозными «перспективами», мечтая об «энергетическом сельском хозяйстве», на этот пузырь уже польстились и российские, и украинские аграрии, и даже Казахстан предпринимает какие-то шаги в этом направлении.

Речь идет о реанимации старинной идеи использования растительных и животных жиров для питания двигателей внутреннего сгорания (первый «дизель» Рудольфа Дизеля работал на арахисовом масле). Либо об использовании этилового спирта, полученного путем брожения натуральных — зерна, кукурузы, риса, тростника и т.д. — или подвергнутых гидролизу (то есть разложению клетчатки на сахара) — агропродуктов.

Это крайне низкоэффективное производство. Так, например, урожайность арахиса составляет в лучшем случае 50 ц/га. Даже при трех урожаях в год выход орехов едва ли превысит 2 кг в год с квадратного метра. Из этого количества орехов получится в лучшем случае 1 кг масла: выход энергии получается чуть больше 1 ватта с квадратного метра, то есть на два порядка меньше, чем солнечная энергия, доступная с того же квадратного метра. Учтем при этом, что получение таких урожаев требует интенсивного применения энергоемких удобрений, затрат энергии на обработку почвы и полив. То есть, чтобы покрыть сегодняшние потребности человечества, пришлось бы полностью засеять арахисом два, а то и три земных шара. Проведя аналогичный расчет для «спиртовой» энергетики, нетрудно убедиться, что ее эффективность еще ниже, чем у «дизельного» агроцикла.

Кроме энергетического аспекта этой проблемы, по мнению Мэлса Елеусизова, существует аспект моральный. «В свое время, — комментирует ситуацию Мэлс Елеусизов, — Дмитрий Иванович Менделеев говорил, что сжигать нефть — все равно что топить печь ассигнациями. Ситуация с этанолом еще хуже, поскольку для его производства в Казахстане используется зерно, пшеница, в настоящее время около 300 тыс. тонн в год. Перегонять зерно на технический спирт — значит совершать преступление. Сейчас — это преступление перед теми людьми, которых можно было бы накормить этим хлебом, но это еще и преступление перед будущим. Наши дети нам такого не простят».

Что касается водородной энергетики, то, поскольку природные месторождения водорода на Земле отсутствуют, получается тот же вечный двигатель, разве что планетарного масштаба. Есть два способа получить водород в промышленных масштабах. Первый — путем электролиза разложить воду на водород и кислород, что требует энергии, заведомо превосходящей ту, что потом выделится при сжигании водорода и превращении его опять в воду. И второй — из природного газа с помощью катализаторов и затрат энергии, которые нужно получить, сжигая природные горючие ископаемые, что снова энергетически невыгодно.

Видимо, после последовательного краха пирамид «ипотека» и «высокие цены на нефть» Люди, Принимающие Решения, всерьез обратили внимание на оставшиеся на плаву «пузыри» «нанотехнологии» и «альтернативная энергетика». Первый, впрочем, рисующий сказочные перспективы без заметной материализации, надувается куда как активнее второго. Они вкладывают деньги в «зеленые проекты», оплачивают наукообразную рекламу, рассчитывая на «инвестиции» трудолюбивых отпрысков известного папы Карло.

Таким образом, попытка развивать альтернативную энергетику является скорее самообманом, желанием получить некоторую временную независимость от внешних поставок энергоносителей, что в будущем может аукнуться еще большими проблемами.

Где же выход? На самом деле не все так безнадежно, только двигаться нужно не в одном направлении, а в нескольких.

Первое — энергосбережение. Так, например, производство обычного персонального компьютера — на порядки более энергозатратное дело, чем его последующая пожизненная эксплуатация. Поэтому энергосбережение может и должно стать магистральным путем развития энергетики, несмотря на все олигархические или иные эгоизмы. Это касается всех типов энергетических потерь: тепловых, потерь трения в механизмах, потерь преобразования и т.п. Гибельность дальнейшего продвижения по «затратному» пути можно наглядно продемонстрировать объемами и, так сказать, «содержанием» мусора, который оставляет после себя современный городской житель.

Второе — развитие систем аккумуляции энергии плюс системы энергосбережения. Несмотря на малую эффективность таких источников как солнечная энергия, водородные технологии и биотопливо, в их использовании все же есть одно «но». Малая плотность потока энергии может быть компенсирована большим временем ее накопления. Действительно, можно целый день накапливать энергию в свое отсутствие, чтобы, например, вечером по возвращении домой нагреть свое жилище на ночь до комфортной температуры.

Третье — понимание того, что бесконечный рост энерговооруженности цивилизации невозможен. Необходимо обеспечение контролируемого и ограниченного ресурсо- и энергопотребления. Это означает, что упование на высокоэффективные альтернативные источники энергии просто оттягивает грядущие глобальные проблемы. Ограничение роста и скорости потребления и, наверное, роста населения.

Кстати, как обеспечение упомянутого контроля, среди уже довольно большого количества экономистов и производственников (в основном в России) широко популярна высказанная довольно давно (еще в «застойные» времена) интересная идея новой валюты, — энергорублей, которая, помимо прочего, не будет подвержена инфляции. Энергорубль будет увязан со стоимостью производства киловатт-часа электричества и, таким образом, связан с определенным количеством энергии, затраченным на производство того или иного товара. Тогда именно количество энергии будет определять себестоимость любой конечной продукции и будет понятна выгода от введения тех или иных новшеств.

И, наконец, четвертое — развитие информационных технологий. Развитые технологии «электронной коммуникации», их дешевизна и качество способны кардинально сократить потребность реального присутствия человека в том или ином месте для информационного взаимодействия. Например, виртуальное присутствие на рабочем месте устранит потребность в огромном количестве транспорта. К примеру, только в Алматы в день осуществляется около 300 тысяч автоперевозок только общественным транспортом, не считая миллиона личных автомобилей.

Человечество по-настоящему сможет претендовать на звание разумного вида, если оно совокупными усилиями сознательно пойдет на ограничение своей деятельности, которое сейчас во многом подразумевает только отказ от лишнего комфорта, а не будет вынуждено отказаться от всего в силу непреодолимых обстоятельств, предъявленных природой виду Homo sapiens с обычной для нее безжалостностью.