Переход к устойчивому развитию - импера­тив XXI века, определяющий саму возмож­ность выживания человечества. Ключевые проблемы развития по этому пути - демо­графическая, энергетическая, 10 страница

9.1. Характеристика современной энергетики

Структура современной энергетики. Энергетический бюджет мира на сегодняшний день «полиэнергетический», так как для получения энергии используются разные источники (табл. 9.1).

Таблица 9.1

Вклад различных энергетических ресурсов в мировую энергетику

Источник энергии	Вклад в энергетику, %
Уголь	25,40
Природный газ	23,74
Сырая нефть	37,15
Атомная энергия[3]	6,37
Гидроэнергия	6,88
Остальные источники	0,46

За последнее десятилетие XX в. параметры энергетики из­менились: приросты производства энергии из нефти, газа и на ГЭС составили менее 2%, потребление угля снизилось на 1%, а прирост производства атомной энергии составил всего 0,8% (что связано с «чернобыльским синдромом»). Однако за этой усредненной мировой характеристикой скрываются энер­гетические проблемы разных стран. Так, в развивающихся стра­нах продолжается бурный рост потребления ископаемых энер­гоносителей. В Индии в период с 1976 по 1996 гг. это потребле­ние возросло в 6 раз. Потребление нефти азиатскими странами (без Японии, Кореи и стран бывшего СССР) только за период с 1986 по 1999 гг. удвоилось. Как отмечает Г. Шеер [82], третий мир находится в ловушке ископаемых ресурсов.

В то же время производство энергии с использованием во­зобновимых источников существенно возросло: солнечной - на 20%, ветровой - на 25%, геотермальной - на 4% [9]. Разу­меется, следует учитывать, что эти показатели относительные: при учете малого вклада нетрадиционной энергетики в общий энергетический бюджет абсолютные приросты производства энергии на основе традиционных энергоносителей имеют несоизмеримо большие величины. Однако очевидно, что ин­терес к использованию ВИЭ повышается во всем мире.

Большую роль в мире продолжает играть гидроэнергети­ка, которая использует неисчерпаемый ресурс - энергию дви­жения воды. В развитии гидроэнергетики доминируют Кана­да, США и Россия, однако доля гидроэнергии в развивающих­ся странах выше - 31% от выработанной электроэнергии. Самые большие ГЭС построены в Венесуэле (плотина Гури, 10 млн кВт, что соответствует 10 средним реакторам АЭС), в Бразилии на реке Парана (ГЭС «Итайпу», 12,6 млн кВт). Асу­анская ГЭС, построенная при техническом содействии СССР, обеспечивает более 40% всей потребности Египта в энергии, она сыграла важную роль в улучшении снабжения водой по­ливного земледелия, дающего стабильные урожаи, и положила конец опустошительным паводкам. В Китае начато строитель­ство ГЭС мощностью 13 млн кВт.

Крупные ГЭС составляют основу гидроэнергетики России, что отличает ее от США: несмотря на то что гидроэнергетика США производит в 1,5 раза больше энергии, средняя мощность американских ГЭС в 4,5 раза ниже. В развитых странах Запада резервы расширения гидроэнергетики ничтожны (использова­но 98% потенциала гидроресурсов). В Северной Америке мощ­ность ГЭС также почти достигла предела (83% потенциала).

ГЭС дают энергию более дешевую, чем тепловые станции. Рентабельность ГЭС в России значительно выше, чем ТЭС и АЭС, а себестоимость электроэнергии в 6 раз ниже, чем на ТЭС. По этой причине Норвегия, располагающая большими ресурсами нефти и газа в Северном море, базирует свою элек­троэнергетику исключительно на энергии горных рек (более 90% всей энергии).

Экологическая опасность крупных ГЭС. Строительство рав­нинных ГЭС отчуждает из использования огромные массивы плодородных земель (как случилось при строительстве каска­да ГЭС на Волге) или лесов. В общей сложности под водохра­нилищами России находится 8 млн га земель, что в четыре раза больше площади Израиля. В результате строительства волжс­кого каскада было затоплено 264,5 тыс. га пашни, 732,6 тыс. га сенокосов и пастбищ, 845,2 тыс. га пойменных лесов и кус­тарников. Пришлось перенести 2513 населенных пунктов с населением в 643,3 тыс. человек. Рыбинская ГЭС имеет мощ­ность меньше 1/3 ядерного реактора, но площадь ее водохра­нилища составляет более 4,5 тыс. км².

Гидроэлектростанции в Сибири строили без расчистки леса на дне будущих рукотворных морей. Так, при строительстве Братской ГЭС было затоплено 40 млн м³ прекрасной древе­сины хвойных пород. Если бы эту древесину использовали, то стоимость продуктов ее переработки смогла бы покрыть все расходы на строительство ГЭС. Примерно 20 млн м³ древеси­ны осталось на дне водохранилища Усть-Илимской ГЭС, без расчистки дна были заполнены и водохранилища Вилюйской и Саяно-Шушенской ГЭС. Затопление леса не только лиша­ет страну ценной древесины, но и ухудшает качество воды в водохранилищах и препятствует судоходству.

Строительство крупных водохранилищ полностью нару­шает жизнь экосистем рек, в первую очередь препятствует нормальной миграции рыб. В результате строительства вол­жского каскада площадь нерестилищ осетровых сократилась в 10 раз - с 4000 до 400 га. При этом естественные нерести­лища белуги, белорыбицы и сельди уничтожены полностью, русского осетра - на 80%, севрюги - на 60%. По этой при­чине резко упали уловы осетровых: в 1984 г. вылавливалось 24 тыс. т (90% мировой добычи), в 1994 г. - 4,5 тыс. т (без учета браконьерского лова, который составляет примерно столько же).

В то же время в водохранилищах массово размножаются виды рыб, которые не играли большой роли в естественной ихтиофауне рек (лещ, плотва, судак, щука и др.). В итоге об­щие уловы растут. В водохранилищах сегодня вылавливают 30 тыс. т рыбы, что примерно в 10 раз больше уловов до стро­ительства каскада. Кроме того, на дне водоемов накаплива­ются тысячи тонн (как правило, ядовитых за счет промыш­ленных и бытовых стоков в реки) осадков. Это практически навсегда выводит территорию из дальнейшего использования, даже в случае, если водохранилище будет спущено. В после­дние годы все более очевидными становятся отрицательные социально-экологические последствия, связанные с наруше­нием естественного гидрологического режима Нила при стро­ительстве Асуанской плотины.

ГЭС на горных реках удобны тем, что не связаны с затоп­лением больших территорий, но они могут быть опасны из-за довольно высокой вероятности катастроф ввиду сейсмиче­ской нестабильности этих районов. Землетрясения приводят к огромным жертвам. Так, в Италии в Вайоне в 1993 г. при прорыве плотины погибло 2118 человек, а в Индии от проры­ва плотины Гуджерат - 16 тыс. человек. По современным представлениям, у крупных ГЭС нет перспектив. Их значи­тельно больше у малых ГЭС, которые включены в нетради­ционную энергетику (см. разд. 9.3.6).

Загрязнение окружающей среды при использовании углероди­стых энергоносителей. Эти энергоносители не только исчер- паемые, но и «экологически грязные». Их использование за­грязняет окружающую среду, причем загрязнение нарастает по ряду: газ - нефть - уголь (табл. 9.2).

Таблица 9.2

Выбросы в атмосферу отходов электростанций мощностью 1000 МВт, работающих на разных видах ископаемого топлива

	Выбросы, т/год
Топливо	пыль	угарный	оксиды	двуокись	углево­
	газ	азота	серы	дороды
Уголь
Нефть
Газ		-

9.2. Прогноз энергетики будущего

Развитие цивилизации сопровождалось ростом потребно­сти в энергии. Сегодня в мире на одного землянина ежесу­точно производится 2 кВт энергии (в США - 10 кВт), предел роста энергопотребления оценивается в 20 кВт на человека, общее энергопотребление человечества при этом будет при­мерно равно солнечной энергии, фиксируемой растениями, в сумме с поступающим на поверхность планеты геотермаль­ным теплом. Такой уровень энергопотребления биосфера может выдержать, но для этого необходимо примерно в 10 раз сократить загрязнение, которое сопровождает получение энергии сегодня.

Количественный прогноз. Указанные выше экологические пределы энергопотребления мировым сообществом, види­мо, не будут достигнуты.Стабилизация производства энер­гии, даже с учетом значительного увеличения ее потребле­ния развивающимися странами произойдет к 2050 г. на уров­не, который превысит современный не более чем в 4-5 раз, т. е. составит 10 кВт на одного человека [Клименко и др., 1997].

Разумеется, в случае, если бы удалось реализовать консер- вационистский сценарий УР, количество энергии можно было бы сократить минимум в 10 раз, а при широком развитии энер­госбережения - в 30 раз, что практически сняло бы все эко­логические проблемы развития энергетики. Тем не менее, как уже отмечалось, реализация этого сценария маловероятна, по этой причине при построении общества УР общее потребле­ние энергии будет возрастать, причем в первую очередь в стра­нах третьего мира.

По прогнозам ООН, мировое потребление энергии вплоть до 2020 г. будет увеличиваться на 2% в год. При этом в основ­ном будут увеличиваться затраты энергии на транспорт, се­годня они растут на 1,4% в год в развитых странах и на 3,6% в развивающихся. Ожидается, что к 2020 г. затраты энергии в транспортном секторе увеличатся на 75%. Подушное потреб­ление энергии уже близко к стабилизации [33]. По данным Мирового энергетического совета (МИРЭС), потребление энергии в мире к 2020 г. возрастет на 50-75%, причем в значи­тельной мере за счет развивающихся стран (табл. 9.3). В США рост производства энергии уже резко замедлился, но получи­ло развитие энергосбережение [12]. В целом прогнозируется увеличение потребления энергии в Азии в 2,24 раза, в том числе в Китае - в 1,96 раза (по сравнению с 1990 г.).

Прогноз структуры. На прогноз структуры энергетики вли­яет исчерпаемость ресурсов углеродистых энергоносителей. В основе мировой энергетики лежат ископаемые энергоно-

Таблица 9.3

Возможный прогноз роста потребностей в энергии в мире и ее душевого потребления

Показатель | 1960
Потребление энергии, млрд т условного топлива:
всего	5,1	13,2	19,5
в развитых странах	3,2	8,6	10,0
в развивающихся странах	1,9	4,6	9,5
Душевое потребление, т условного топлива:
в развитых странах	3,6	5,0	6,7
в развивающихся странах	0,9	1,1	1,4

сители, в первую очередь нефть. Ресурсы этих энергоносителей ограничены. По разным данным, угля хватит на 250-400 лет, природного газа - на 60-100 лет, нефти - на 40-60 лет. Су­ществуют и более жесткие прогнозы. Так, Г. Шеер [82] счи­тает, что мировые запасы нефти истощатся уже через 30 лет. В России запасы нефти могут иссякнуть еще быстрее - к 2020 г. Если в 1980 г. Россия добывала 600 млн т нефти, то в 1996 г. была добыта только половина этого количества (в настоящее время добыча увеличилась до 400 млн т, планируется в бли­жайшее время довести этот показатель до 500 млн т). Ранее от­крытые перспективные месторождения быстро истощаются, к примеру, в месторождении Самотлор в 1990 г. было добыто 146 млн т нефти, а в 1997 г. - уже только 15 млн т. «Нефтяная столица Сибири» г. Нижневартовск обречен на вымирание. Очевидно, преувеличены оценки запаса нефти на Каспии. При этом, поскольку наиболее доступные месторождения уже ис­черпаны, начата добыча нефти из более глубоких пластов и на морских шельфах, что значительно удорожает ее стоимость.

Прогноз структуры энергетики различается у разных эко­логов. По центристскому сценарию прогнозируется сохране­ние «полиэнергетической» структуры с равным вкладом теп­ловой, атомной и нетрадиционной (на основе ВИЭ) энерге­тики. При этом будет снижаться доля энергии, получаемой за счет нефти, и увеличиваться роль ТЭС на угле. Однако это будет возможно только в том случае, если в угольной энерге­тике произойдет научно-техническая революция и будут раз­работаны экономичные способы подземной газификации угля, что резко снизит влияние на окружающую среду этого ныне самого экологически грязного топлива. Научные разра­ботки в этом направлении ведутся, главным образом в США. Они показывают, что повышение экологической чистоты угольной энергетики повысит стоимость получаемой энергии примерно в 3 раза. Созданы эффективные фильтры, улавли­вающие газообразные выбросы ТЭС, работающих на угле, но они также дороги и, кроме того, не решают проблемы уголь­ной золы, токсичной и радиоактивной, которая образуется на ТЭС в огромном количестве.

JI. Браун считает, что в течение ближайших 20 лет будет возрастать роль природного газа, который он рассматрива­ет в качестве топлива «переходного периода». Во второй по­ловине XX в. использование газа увеличилось в 12 раз [9]. Г. Шеер [82], как и Браун, считает, что в будущем мир может быть обеспечен энергией за счет ВИЭ. При этом он подчер­кивает, что традиционная энергетика чрезмерно централи­зована и имеет слишком длинные производственные цепи: при использовании газа - 6 звеньев, нефти - 7, угля - 10, в атомной энергетике с учетом переработки отходов - 17. В солнечной и ветроэнергетике, которые легко децентрали­зуются, число звеньев уменьшается до 4-6. Децентрализа­ция энергетики при этом будет сопровождаться и ее «декар­бонизацией» [26].

Предстоит повышение КПД (примерно в 2 раза, с 30 до 60%) электростанций, работающих на газе и жидких энерго­носителях, в первую очередь на мазуте, который является от­ходом производства бензина. Возможно, получат распрост­ранение экономичные тепловые элементы, которые преобра­зуют тепло в электричество так же, как фотоэлементы. Для ТЭС на мазуте также необходимы надежные фильтры, защи­щающие атмосферу от загрязнения.

Из прогноза МИРЭС (табл. 9.4) следует, что наиболее ак­тивно в ближайшие десятилетия будут развиваться газовая и атомная энергетика, а также гидроэнергетика и энергетика на основе ВИЭ. МИРЭС не планирует повышения вклада уголь­ной энергетики, так как его эксперты не уверены в том, что в ближайшие десятилетия удастся разработать экономически и

Таблица 9.4

Оценка МИРЭС объемов потребления первичных энергоресурсов в мире (2020 г., прогноз) по сравнению с 1990 г.

Показатель	1990 г.,	2020 г.,	Прирост,
	млн т у.т.	млн т у.т.	%
Суммарное потребление первич­
ных энергоресурсов (всего)
В том числе:
твердое топливо
нефть
газ
атомная энергия
гидроэнергия
традиционные ВИЭ
новые ВИЭ

Примечания:

1) у.т. — условное топливо, единица, которую используют для сопоставления тепловой ценности различных видов энергоносите­лей;

2) 1 кг у.т. равен примерно 7000 ккал/кг (что соответствует 1кг антрацита);

3) к традиционным ВИЭ относят дрова и отходы лесного и сель­ского хозяйства;

4) к новым ВИЭ относят солнечную, ветровую, геотермальную, океанскую и энергию малых водотоков.

экологически эффективные способы получения энергии из угля.

Общая позиция МИРЭС по вопросу о будущем энергети­ки была сформулирована в шести постулатах:

1. Органическое топливо (нефть, газ, уголь) будет доми­нировать в топливном балансе в ближайшие 30 лет.

2. Умеренные темпы роста производства атомной энергии требуют немедленного решения вопросов повышения уров­ня безопасности АЭС и захоронения отходов.

3. Необходима техническая и экономическая разработка всех аспектов развития нетрадиционной энергетики на осно­ве ВИЭ.

4. Следует изучить связь роста потребления энергии с де­мографическими изменениями в мире.

5. Необходимы государственные энергосберегающие про­граммы для снижения энергоемкости ВВП.

6. МИРЭС должен разработать программу «Энергетичес­кие горизонты в мире с населением 9 млрд человек», т. е. на уровень 2100 г.

9.3. Перспективы нетрадиционной энергетики

Как отмечалось, эксперты МИРЭС возлагают большие надежды на развитие нетрадиционной энергетики на основе ВИЭ (солнце, ветер, тепло Земли, приливы и отливы, энер­гия малых водотоков и т. д.). Меры содействия развитию не­традиционной энергетики - объект пристального внимания мирового сообщества. В Европе уже сейчас из нетрадицион­ных источников получают до 16% энергии. Страстный борец за нетрадицинную энергетику Г. Шеер [82] считает возмож­ным в обозримом будущем обеспечить мир за счет ВИЭ, в первую очередь - солнца и ветра. В целом, по прогнозам ООН, предполагается, что в 2020 г. доля энергии из нетрадицион­ных источников достигнет 3% общего энергопотребления. Сейчас она составляет менее 2%.

Рассмотрим перспективы различных вариантов нетради­ционной энергетики.

9.3.1. Гелиоэнергетика: физический вариант

При физическом варианте энергия аккумулируется солнеч­ными коллекторами, солнечными элементами на полупровод­никах или концентрируется системой зеркал. Исследования по гелиоэнергетике частично финансируются Всемирным банком по программе «Солнечная инициатива». Разработано несколько вариантов устройств для использования энергии Солнца.

Солнечные коллекторы. В них солнечная энергия непос­редственно преобразуется в тепловую. Солнечные коллекто­ры широко применяются в Японии, Израиле, Турции, Греции, на Кипре, в Египте для нагревания воды и отопления. В Гер­мании успешно осуществлен проект «2000 солнечных крыш», в США солнечные нагреватели установлены в 1,5 млн домов (их общая мощность равна 1400 МВт). Ряд предприятий Рос­сии изготовляет несколько типов солнечных сушилок для сельскохозяйственных продуктов, которые позволяют сокра­тить затраты энергии на единицу сухого продукта на 40%. Выпускаются в России и усовершенствованные плоские сол­нечные коллекторы и комплексные водонагревательные ус­тановки.

Фотоэлектрические преобразователи (ФЭП, фотогальва­нические элементы). Это один из самых новых вариантов ге- лиоэнергетики, открытый в 1952 г. Вначале энергия ФЭП была очень дорогой и использовалась только для обеспечения энер­гией спутников и в микрокалькуляторах. Однако в дальней­шем стоимость энергии, получаемой этим способом, стала снижаться, и ФЭП начали широко применяться как источ­ники энергии для отдаленных населенных пунктов. В Япо­нии даже создан фотогальванический кровельный материал. В США, Германии и Швейцарии фотогальванические мате­риалы встраиваются в фасады новых офисных зданий.

За последнее десятилетие XX в. объем продаж ФЭП в мире увеличился более чем в 6 раз - с 46 МВт (1990 г.) до 288 МВт (2000 г.). В «большую тройку» производителей солнечных эле­ментов входят Япония, США и Европейский союз. Год от года снижается стоимость солнечных элементов: если в 1970-х гг. она составляла 70 долларов за 1 Вт производственной мощ­ности, то сегодня - менее 3,5 долларов за 1 Вт. Количество фотоэлектрических модулей, которые производятся в мире, быстро увеличивается. По прогнозам, в 2010 г. их суммарная мощность должна достигнуть 1700 МВт.

JI. Браун [9] воспринимает эти данные с энтузиазмом, од­нако следует учитывать, что все равно «фотогальваническое электричество» играет в энергобюджете мира крайне малую роль (напомним, что один блок АЭС дает 1000 МВт).

Солнечные электростанции. В этих устройствах энергия солнца концентрируется системой зеркал и нагревает масло в трубах. Энергия СЭС в 5-7 раз дешевле, чем энергия ФЭП, хотя КПД СЭС довольно низкий и составляет около 15%.

В США наиболее популярны гибридные солнечно-топ­ливные электростанции, суммарная мощность которых рав­на 400 МВт. Их средний КПД выше (достигает 23%), а сто­имость энергии ниже, так как вырабатываются одновремен­но энергия и тепло. Во всех этих СЭС используются стеклян­ные концентраторы в форме параболических цилиндров вы­сотой до 100 м и апертурой около 6 м. Ресурс работ этих концентраторов составляет 30 лет. Если бы Россия распола­гала подобными системами концентрации излучения, можно было бы за счет СЭС полностью обеспечить энергией южные районы страны.

Ограничения физического варианта гелиоэнергетики. Недо­статком СЭС являются очень большие затраты металла на их сооружение: в пересчете на единицу производимой энергии они в 10-12 раз выше, чем при производстве энергии на ТЭС или АЭС. Затраты цемента при этом еще выше - в 50-70 раз. СЭС занимают большие площади, и потому их строительство перспективно только в пустынях. Так, к югу от Лос-Анджеле­са построена СЭС мощностью 80 МВт, причем затраты на ее строительство быстро окупились, получаемая энергия на 1/3 дешевле, чем энергия, вырабатываемая на АЭС. Есть проек­ты сооружения СЭС в пустынях Гоби и Сахара с использова­нием водорода в качестве энергоносителя. Л.Браун [9] гово­рит даже о гелио-водородной энергетике как о новом перс­пективном направлении развития отрасли.

Поскольку строительство СЭС экономически рентабель­но в случае, если число часов солнечного сияния не ниже 2000 в год, а интенсивность поступления солнечного света состав­ляет 600-800 Вт/м², в условиях России возможно строитель­ство СЭС лишь в некоторых районах (Астраханская, Волгог­радская и Ростовская области, Ставрополье, Калмыкия, Се­верный Кавказ, Читинская область, Бурятия, Тыва).

Использование солнечных элементов сдерживается отсут­ствием рентабельной технологии получения химически чис­того кремния, который пока стоит столько же, сколько и уран для АЭС. Однако работы по созданию технологии получения более дешевого кремния проводятся в ряде стран мира (Гер­мании, Норвегии). Поскольку 1 кг кремния в солнечном эле­менте вырабатывает за 30 лет 300 тыс. кВт-часов электроэнер­гии, он эквивалентен 75 т нефти. Таким образом, прорыв в технологии получения кремния способен резко повысить вклад солнечной энергии в энергетический бюджет мира.

9.3.2. Гелиоэнергетика: биологический вариант

При биологическом варианте гелиоэнергетики использу­ется солнечная энергия, накопленная в процессе фотосинте­за в органическом веществе растений (обычно в древесине). Количество диоксида углерода, которое выделяется при сжи­гании растительной массы, равно его усвоению при росте ра­стений (так называемые суммарные нулевые выбросы).

По сей день 55% древесины, которая используется челове­ком, - это топливо, причем в странах третьего мира древеси­на сжигается в очагах для приготовления пищи и обогрева помещений. Это «установки» с самым низким КПД, который не превышает 10%. В Кении за счет этих «установок» удов­летворяется 75% энергетических потребностей, в Эфиопии и Бангладеш - 90%, в Нигерии - 80% [25].

Значительно более высоким КПД обладают ТЭС, где в ре­зультате сжигания древесины получается электроэнергия. Австрия планирует в ближайшие годы получать от сжигания древесины до 1/3 необходимой ей электроэнергии. Для этих же целей в Великобритании планируется засадить лесом око­ло 1 млн га земель, непригодных для сельскохозяйственного использования. Высаживаются быстрорастущие породы, на­пример тополь, срезку которого производят уже через 3 года после посадки (высота деревьев около 4 м, диаметр стволиков больше 6 см). В Бразилии из отходов сахарного тростника получают этиловый спирт, который используют в качестве топлива; в США работают электростанции, сжигающие отхо­ды кукурузы.

Американская компания «Дженерал электрик» использу­ет биомассу быстро растущих бурых водорослей (ежедневно с 1 га таких плантаций получается энергия, эквивалентная энер­гии 28 л бензина). Используется также планктонная микро­скопическая водоросль спирулина, способная дать с 1 га до 24 т сухого вещества в год. В этом случае организуется замк­нутая система производства энергии: зола после сжигания водорослей поступает в бассейн для многократного исполь­зования, что снижает расход элементов минерального пита­ния.

Биологическим вариантом гелиоэнергетики является по­лучение биогаза из органических остатков, в первую очередь навоза. Несложные установки для получения биогаза широ­ко распространены в Китае и Индии. Уже в 1980-х гг. в Ин­дии действовало 50 тыс. таких установок. В Германии работа­ют более 2000 биогазовых установок, в которых перерабаты­ваются органические отходы, получаемые в результате сортировки мусора. Этот же вариант энергетики представля­ет получение швельгаза, который образуется при термичес­кой обработке (пиролизе) органических бытовых отходов в специальных установках, где они в анаэробных условиях на­греваются до температуры 400-700 °С. (В этом случае затра­чивается некоторое количество тепловой энергии из тради­ционных источников.)

В мире есть опыт утилизации «свалочного» газа, который образуется в результате гниения органических отходов на свалках. Для этого в толщу свалок пробуриваются скважи­ны. В США более 30 лет назад испытана система гигантских биореакторов: дно свалки покрывается изолирующим мате­риалом, а после ее заполнения бытовым мусором она пере­крывается газонепроницаемым субстратом. Для отведения метана используются специальные трубы. В течение 10 лет органика разлагается, после чего биореактор можно исполь­зовать для новых захоронений.

В России совместно с голландской компанией «Гронтмай» испытаны две экспериментальные установки для получения «свалочного» газа. Мощность этих установок - от 70 до 80 кВт. Опыт показал, что на средних по размеру полигонах можно получать 3500-4400 МВт в год. На крупных полигонах можно получать энергии еще больше.

Таким образом, получение электрической или тепловой энергии за счет солнечной энергии - одно из самых перспек­тивных направлений нетрадиционной энергетики. По наибо­лее оптимистичным прогнозам к 2020 г. эта отрасль будет да­вать от 5 до 25% мирового производства энергии.

9.3.3. Ветроэнергетика

Это один из наиболее развитых и перспективных вариантов нетрадиционной энергетики, при котором используется эколо­гически чистый и неисчерпаемый источник энергии - ветер.

Наибольшего развития ветроэнергетика достигла в Герма­нии, Англии, Голландии, Дании, США (только в штате Ка­лифорния работает 15 тыс. ветряков). Наиболее оправданны небольшие ветряные энергетические установки (ВЭУ) мощ­ностью до 15 кВт, хотя сооружаются и установки мощностью 100-500 кВт. Обычно на одной площадке устанавливается большое число ВЭУ, образующих так называемую ветровую ферму. Самая большая ферма сооружена в Калифорнии и со­стоит почти из 1000 ВЭУ, ее общая мощность 100 МВт.

Попытки соорудить «ветряные монстры» на суше (в устье Эльбы была построена ВЭУ мощностью 3 МВт, а в штате Огайо в США - мощностью 10 МВт) оказались неудачными, так как эти установки вызывают сильное шумовое загрязне­ние на больших территориях, примыкающих к ВЭУ. ВЭУ в Огайо проработала несколько суток и была демонтирована и продана как металлолом. Однако построенные в море мощ­ные ВЭУ оказываются выгодными, так как шумовое загряз­нение в этом случае не опасно. В целом по морским ВЭУ пока лидирует Дания. Лидерство же в разработке проектов принад­лежит Германии, где создан проект морской ВЭУ с диамет­ром ротора 100 м и мощностью 5 МВт.

Небольшие ВЭУ - идеальные источники энергии для сель­скохозяйственных ферм. Они могут быть подключены к цен­тральной системе энергоснабжения, дающей ферме энергию в период безветрия и, напротив, принимающей излишки энер­гии от ВЭУ в особо ветреную погоду. Удобны небольшие вет­ряки для дачных участков. По прогнозам футурологов, в не­которых странах доля электроэнергии, получаемой на ВЭУ, в будущем может составить 10%. Однако для того, чтобы уве­личить вклад ВЭУ в энергетический баланс развитого госу­дарства, необходимо примерно вдвое увеличить производство алюминия для ветряных «колес» и башен. А производство алю­миния является одним из наиболее энергоемких и экологи­чески грязных процессов.

Оборудование для получения энергии из нетрадиционных источников выпускают более 100 предприятий России. В 1998 г. в стране было произведено 120 ВЭУ мощностью 0,04-16 кВт для выработки электроэнергии и 10 водоподъемных ветроус- тановок. Кроме того, по линии международного сотрудниче­ства из США получено 30 ВЭУ мощностью по 10 кВт и 10 - по 1,5 кВт. Эти ВЭУ используются на Севере - в Архангельс­кой и Мурманской областях и на Чукотке.

Дата добавления: 2015-08-29