Владимир Сидорович - Мировая энергетическая революция. Как возобновляемые источники энергии изменят наш мир

• Название: Мировая энергетическая революция. Как возобновляемые источники энергии изменят наш мир
• Автор: Владимир Сидорович
• Жанр: Отраслевые издания
• Год: 2015
• ISBN: 978-5-9614-4014-0

Обладание ископаемыми ресурсами (нефть, газ, уголь) уже давно дает практически неограниченную экономическую и политическую власть, которая назначает и смещает президентов, покупает политиков, ведет войны. Но сегодня мы становимся свидетелями того, что мир начинает меняться. Использование возобновляемых источников энергии во многих странах постепенно выходит на первый план. Владимир Сидорович рассказывает, что такое возобновляемые источники, как они работают, почему многие мировые энергетические компании сейчас делают ставку именно на них, какие страны активно развивают их производство. Автор книги на цифрах и фактах доказывает, что власть, основанная на обладании ископаемыми ресурсами, уходит в прошлое. Сколько лет отпущено нефти, газу и углю? Как изменится мир через 20 лет? Что нужно делать России, чтобы не остаться у «разбитого корыта» (точнее, у пустой трубы)?

---

При этом следует также учитывать, что такие крупные экономики с развитым сельским хозяйством, как Франция и Испания, имеют сегодня крайне низкую степень распространения биогазового бизнеса. Так, Франция по итогам 2013 г. уступает в производстве биогаза Италии в четыре раза, Германии – в 14 с лишним раз. Это является фактором, повышающим вероятность достижения заявленных целей роста.

Жидкое биотопливо

В отличие от других возобновляемых источников энергии биомасса может преобразовываться непосредственно в жидкое топливо, пригодное для использования на транспорте.

Как отмечалось выше, жидкое биотопливо (спирт-биоэтанол и биодизель) обеспечивают сегодня 2,7 % мировых потребностей транспорта. По данным Международного энергетического агентства, «к 2050 г. биотопливо может обеспечивать 27 % потребления транспортного топлива, способствуя замещению дизеля, керосина и авиационного топлива. Прогнозируемый объем использования биотоплива позволит сократить выбросы CO2 на 2,1 Гт в год в том случае, если топливо будет производится экологически устойчивым способом»[116].

На мой взгляд, ценность столь долгосрочного прогноза не слишком велика. В настоящее время мир переживает бурный рост электротранспорта и появление в массовой продаже автомобилей на топливных элементах. Поэтому судьба двигателя внутреннего сгорания и топлива для него будет во многом зависеть от развития данных сегментов транспортного рынка.

Мировыми лидерами в производстве и использовании биоэтанола являются США и Бразилия, в производстве биодизеля лидирует Европейский союз (примерно 53 % мирового производства).

Этанол в основном используется как добавка к бензину для увеличения октанового числа и сокращения выбросов угарного газа и прочих вредных веществ. Некоторые современные транспортные средства, называемые «мультитопливными автомобилями», способны ездить на топливе с довольно большой долей эталона. Например, топливо марки Е 85 содержит 85 % этанола и только 15 % бензина. В Бразилии, одном из главных потребителей биоэтанола, производятся десятки моделей транспортных средств, использующих в качестве топлива смесь с большой долей спирта.

Биодизель производится путем смешивания спирта (как правило, метанола) с растительным маслом или животным жиром. Он может использоваться в качестве добавки (обычно 20 %) к обычному дизельному топливу или в чистом виде в качестве возобновляемого альтернативного топлива для дизельных двигателей. Помимо автотранспорта ведутся активные эксперименты по применению биодизеля в авиации.

Ценность биотоплива как ресурса, замещающего традиционное углеводородное сырье, сомнительна. Во-первых, биотопливо не отличается высокой энергетической окупаемостью. «Для производства одного галлона этанола требуется использовать больше одного галлона ископаемого топлива, на 29 % больше. Это происходит потому, что нужно затратить огромное количество энергии для выращивания зерна (в том числе на удобрения и орошение), его транспортировку, а затем для превращения его в этанол»[117].

Во-вторых, производство биотоплива часто связано с негативными экологическими последствиями. Например, в Юго-Восточной Азии (Индонезия, Малайзия) вырубаются массивы джунглей для культивации масличной пальмы, что нарушает природный баланс и не только не сокращает, но даже может увеличивать глобальные выбросы парниковых газов, поскольку земли зачастую расчищаются с помощью огня.

Подведем итоги. Современная биоэнергетика – самый «спорный» вид возобновляемой энергетики – в прошедшее десятилетие демонстрировала бурный рост в глобальном масштабе. Ее технологии апробированы и эффективны.

Нет сомнений, что биоэнергетика постепенно расширяет свою долю в энергетическом пироге и теснит традиционные энергоносители. Всемирная ассоциация биоэнергетики заявляет, что «мировой потенциал биоэнергетики достаточен для удовлетворения глобальной потребности в энергии в 2050 г.»[118]. По моему мнению, доля биоэнергетики вряд ли станет столь значительной, но на 10–20 % мирового энергетического рынка претендовать она может. Международное энергетическое агентство предполагает, что к 2050 г. биоэнергетика будет обеспечивать 7,5 % мирового производства электричества и 15 % тепловой энергии, а в сегменте зданий будет покрывать до 20 % потребности в тепле[119].

В отдельных странах Европы, обладающих значительными биоресурсами и усиленно развивающих биогазовые технологии, выработка тепла и электроэнергии на основе биомассы может занять лидирующее место в теплоэнергетике уже в ближайшие годы, что окажет непосредственное влияние на перспективы экспорта российского газа в западном направлении.

Биоэнергетика будет играть важную роль в системах децентрализованного, локального электро– и теплоснабжения, вплоть до полного обеспечения энергией сельскохозяйственных производств и прилегающих к ним населенных пунктов.

Современная биоэнергетика будет (и должна) являться важным дополнением сельскохозяйственного производства. Переработка отходов, в первую очередь животноводства, но также и растениеводства способствует 1) решению природоохранных задач и 2) обеспечению сельского хозяйства энергоресурсами.

В то же время чрезмерное «увлечение» производством топлива из биологического возобновляемого сырья может приводить к отрицательным последствиям для окружающей среды и конкуренции с сельскохозяйственным производством продуктов питания.

Таким образом, стимулирование развития биоэнергетики требует «точной настройки», умного государственного регулирования и должно осуществляться только в такой мере, в какой она не начинает угрожать экологии и конкурировать за площади с сельским хозяйством.

Геотермальная энергетика и тепловые насосы

Наша Земля содержит в своих глубинах тепловую энергию, которую в пересчете на физические единицы можно оценить в 1031 джоулей, что в 100 млрд раз превышает годовое потребление энергии человечеством. Собственно, на освоение крошечной части этого гигантского потенциала и работает геотермальная энергетика.

Геотермальные энергетические ресурсы практически бесконечны и неисчерпаемы. Тем не менее возможности их использования зависят как от географического положения наиболее удобных для освоения мест, так и уровня развития технологий, позволяющих извлекать энергию Земли с оправдывающими себя финансовыми затратами.

Геотермальную энергетику разделяют на гидротермальную, использующую тепло теплых поземных вод, источников, пара, и петротермальную, добывающую энергию из не жидкой подземной среды. Очевидно, что потенциал петротермального направления на порядки выше, поскольку горячие источники и подземные воды обнаруживаются на Земле точечно, а высокая температура глубин Земли существует везде – это естественная характеристика нашей планеты. В то же время с технико-экономической точки зрения извлечение энергии из сухих пород сложнее и дороже.

Тепло Земли используется как напрямую для отопления и горячего водоснабжения с помощью геотермальных источников, так и для производства электроэнергии и тепла путем преобразования тепловых ресурсов Земли с помощью специального оборудования. Для выработки электроэнергии требуется высокая, превышающая 100 °С, температура теплоисточника.

Геотермальные электростанции

Принцип работы геотермальной электростанции (ГеоЭС) практически ничем не отличается от принципа функционирования обычной тепловой электростанции (ТЭС). Различие состоит в первичном источнике энергии, которым в случае ТЭС является углеводородное топливо (мазут, уголь, газ), преобразующее воду в пар, который необходим для вращения турбины и производства электроэнергии. ГеоЭС получает пар из недр Земли в готовом виде, первичным (и возобновляемым) источником энергии здесь является тепло нашей планеты.

На прямое использование тепла недр сегодня приходится большая доля геотермальной энергетики (91 ТВт · ч). В этом направлении доминирует Китай (45 ТВт · ч в 2011 г.). Производство электричества составило в 2013 г. 76 ТВт · ч. Общий мировой объем генерирующих мощностей оценивается в 12 ГВт, в 2013 г. прирост составил 530 МВт, из которых 241 МВт пришелся на Новую Зеландию[120].

Мировым лидером в геотермальной электроэнергетике являются США с размером установленной мощности 3,4 ГВт, за ними следуют Филиппины (1,9), Индонезия (1,3), Мексика (1,0), Новая Зеландия (0,9), Италия (0,9), Исландия (0,7)[121]. России, увы, в списке лидеров нет, несмотря на богатые легкодоступные геотермальные ресурсы Камчатского края, Курильских островов и Кавказа. Наша страна располагает установленной мощностью 0,08 ГВт[122], немного уступая по этому показателю Никарагуа.