Новости партнеров


GEO приглашает

Бесплатный проезд на городском транспорте и скидки на посещение городских достопримечательностей —  карта Jerusalem City Pass сэкономит вам время и деньги


GEO рекомендует

Бренд Röndell дополнил ассортимент посуды из нержавеющей стали эргономичным набором  Savvy - RDS-940


Новости партнеров

Горячие источники

В ближайшие сто лет человечетво может полностью исчерпать запасы нефти и газа. GEO проанализировал ситуацию с альтернативными источниками энергии и пришел к выводу, что перспектива вернуться в каменный век нам не грозит.
текст: Илья Колмановский
istochniki

 В 1900 году планета потребила дотоле невиданное количество энергии – 0,7 тераватт. Это стало началом энергетической гонки ХХ века, в ходе которой люди истратили огромное количество ископаемого топлива и даже, как считают многие ученые, несколько изменили климат.
Сегодня мы продолжаем зависеть от производства углеводородного и ядерного топлива: в 2004 году общемировое потребление энергии составило 15 тераватт, из них 86,5% было произведено за счет ископаемых источников. На них строится процветание мировых экономик, но они же создают и массу проблем: парниковые газы, загрязнение окружающей среды и политические баталии за доступ к месторождениям. Газы, скапливающиеся в верхних слоях атмосферы, формируют нечто вроде парниковой пленки (отсюда и название вредоносного эффекта), не давая планете рассеивать излишки тепла в космос. Поэтому и спорят ученые, что произойдет раньше: исчерпание запасов ископаемых источников (по разным оценкам, их осталось еще на 70–150 лет) или глобальная климатическая катастрофа – ее вероятность обсуждалась в GEO ?5/2007.
Многочисленные проблемы с ископаемыми запасами побуждают людей возвращаться к тому, с чего цивилизация начинала, – к возо­бновляемым источникам, таким как биотопливо и ветряные мельницы. Ведь Солнце ежегодно посылает на Землю излучение, энергия которого в 8000 раз превосходит наши нужды. Самое простое – взять энергию напрямую, посредством солнечных батарей. Но эффективнее работают хлоропласты, энергетические станции растений, – получается биотопливо. А еще Солнце приводит в движение огромные массы воды и воздуха – чем не источник?

ядерное топливо

древняя энергия большого взрыва обеспечила практически неисчерпаемые запасы топлива

Элементарные частицы, входящие в состав атомов ядерного топлива, как и углеводороды, добывают из земной коры. Правда, сегодняшние технологии позволяют использовать строго определенные атомы – только урана, а его запасы не так уж и велики. На сегодня атом дает 15,7% мирового электричества. В 2007 году в мире работали 442 атомных реактора – в 31 стране. При этом многие западные страны сворачивают АЭС из-за их небезопасности: укрощенный атом может восстать против человека и природы – как при аварии, так и в виде радиоактивных отходов.
В ходе ядерной реакции не образуется парниковых газов. Правда, вместо этого возникают отходы, которые необходимо захоронить, и это большая проблема. Средний по мощности реактор производит за год 25–30 тонн отходов. В США, например, накоплено 50 тысяч тонн отходов, и безопасными они станут лишь через 10 тысяч лет.

солнце

использовать его энергию – что может быть чище и безотходнее? хотя предстоит решить еще ряд проблем.

Во-первых, эффективность действующих солнечных генераторов настолько низка, что если площадь, на сегодняшний день занятую батареями, засеять растениями и сжигать их, энергии получится больше. Пока солярно-термические установки покрывают лишь сотые доли процента общемировых энергетических потребностей.
Во-вторых, необходимы технологии, которые позволят запасать энергию в солнечные часы (дни, сезоны), чтобы было из чего производить электричество при малой освещенности. Так, в качестве запасника энергии пытаются использовать подземные резервуары с водой, которая днем превращается в пар – его можно использовать ночью.
В наши дни под создание солнечных электростанций  используют безжизненные пустыни. Но и тут возникает проблема: доставка электричества на дальние расстояния приводит к потерям при передаче.
Если совершенствование технологий повысит продуктивность солнечных генераторов, а также создаст эффективные возможности сохранения и передачи, эта отрасль займет серьезное место в мировом производстве энергии. А пока самое массовое применение солнечного излучения – нагрев воды в бойлерах на крышах домов в жарких странах. Лидерство тут принадлежит Израилю – солнечными батареями оснащено 90% жилых строений страны.

биотопливо

солнечные батареи, созданные самой природой, содержатся в клетках растений.

Из углекислого газа и воды хлоропласты, используя солнечное излучение, синтезируют органику, богатую энергией: целлюлозу (основа древесины) и крахмал (углевод в плодах и семенах).
Сегодня на биотопливо возлагают надежды: генномодифицированные растения производят биомассу в больших объемах. Из ботвы гигантской кукурузы гонят спирт – в Бразилии сейчас на такой биотабуретовке ездят почти все машины. Под посевы кукурузы бразильцы вырубают все больше амазонских лесов.
Вообще, конкуренция посевов – производителей биотоплива и пищевого сырья – проблема острая. В 2008 году резко возрос спрос на продукты питания: богатеющие Индия и Китай решили покупать еду, а не производить. Крупнейший мировой экспортер, США, не смог ответить на этот спрос: именно в последние годы в этой стране стремительно растет площадь биотопливных посевов. В итоге мировая цена на рис скакнула на 70% и в бедных странах Азии начался голод.
Частичное решение может содержаться в разработках группы исследователей из Университета штата Техас, результаты которых опубликованы совсем недавно. Бактерии из группы Cyanobacter был вживлен ген от другой бактерии, Acetobacter xylinum, которая производит целлюлозу – если только ее кормить. Цианобактерии же кормить не надо: они фотосинтезируют, то есть пользуются бесплатным солнцем, углекислым газом и водой. Таким образом, если реакторы с микробом-химерой выставить на солнце, они будут бешено размножаться и давать целлюлозу. Причем эта целлюлоза отличается от своего естественного прототипа: ее молекулы легче перегоняются в спирт. А это уже сулит вдвое более эффективное использование земли – если считать по калориям топлива на единицу посевной площади.
Выброс парниковых газов при сжигании биотоплива точно такой же, как и при сгорании углеводородов (считая в калориях). Однако в процессе формирования биотоплива углекислый газ поглощается из атмосферы – при фотосинтезе. В итоге возникает баланс и переизбытка СО2 в атмосфере не создается.

вода

энергию бегущей и падающей воды люди использовали еще на заре цивилизации.

Солнечная энергия постоянно затаскивает в облака тонны воды из океана – она в ито­ге изливается в виде рек. Кроме того, под действием Солнца и Луны Мировой океан отклоняется от поверхности вращающейся Земли – так возникают приливы, отливы и огромные океанские волны.
Люди лучше всего научились использовать течение рек. Если просто приделать турбину к древней водяной мельнице – получится готовая гидроэлектростанция. Есть ГЭС бесплотинные, использующие естественный водоток, и электростанции, где поступающая вода накапливается в водохранилище, а затем подается на турбины. Строительство и работа крупных ГЭС нередко влекут за собой серьезные проблемы: искусственные моря и происходящие перед плотинами разливы меняют естественную экосистему, ландшафт и весь режим орошения в бассейне реки.
Поэтому в последние годы по всему миру приобретают все большую популярность мини-гидроэлектростанции: построить ее может кто угодно и где угодно – и обеспечить свой дом вечным и бесплатным электричеством. Таких станций очень много в Китае – половина новых мини-ГЭС в 2007 году построено именно там. Популярны они и в бедных странах Африки и Азии. Установив миниатюрную турбину в русле ручья, можно изменить жизнь кенийской деревни: у врачей будет телефонная связь, а в домах местных жителей – радио.
Энергию морских приливов и отливов пока используют в ограниченных масштабах – в мире не так много приливных электростанций. Развитие этой отрасли – дело будущего, предполагается, что ПЭС смогут обеспечить до 15% мирового энергопотребления.

ветер

Сила, когда-то раздувавшая паруса кораблей и крылья мельниц,
сегодня раскручивает лопасти электрических генераторов.

Солнце нагревает воздушные массы у экватора, передавая им 72 тераватта энергии в год. Из-за этого поток воздуха непрерывно несется к полюсам со скоростью 160 км/ч: там нагрев слабее.  Пятой части энергии ветра хватило бы, чтобы покрыть потребности землян. Но как ее заполучить? Пока что люди используют лишь слабые, низовые отголоски ветров – на уровне моря.
Особенно преуспевают прибрежные страны, где есть постоянные ветра. В Дании 19% электричества производится ветряками. А вообще в мире – лишь 1%. Утешает, впрочем, что ежегодно общая мощность ветрогенераторов на планете увеличивается на 20–35%. Специалисты обещают, что со временем побережья Северного и Балтийского морей покроют целые вереницы ветряков.
Главная проблема – порывистость ветра, то есть непостоянство производства энергии. 50% энергии они производят за 15% рабочего времени, а в остальное время едва функционируют.
Правда, ветряные генераторы можно сочетать с солнечными: ведь в ветреный день обычно бывает пасмурно, а в солнечный – безветренно. Такие гибридные электростанции должны работать стабильнее – возможно, за ними будущее.

геотермальная энергия

человеку просто не под силу исчерпать этот – строго говоря, невозобновляемый – внутренний ресурс планеты.

Энергия земного тепла хорошо известна человеку: именно она «поджарила» жителей Помпеи в 79 году на заре нашей эры. В тех местах, где земная кора тонкая и к поверхности подступает магма, – это тепло можно использовать для превращения воды в пар, который крутит турбину и дает электричество.
В Италии есть не только Везувий: первый геотермальный генератор был запущен в 1904 году в районе Лардерелло, в Тоскане. Принц Пьеро Джинори зажег перед фотокамерами пять лампочек, а уже в 1911 году тосканцы запустили первую полноценную геотермальную станцию. Сегодня станция обеспечивает миллион домов в Тоскане – это четверть электричества в регионе.
Геотермальные станции активно используются в Новой Зеландии и Исландии – землях с высокой вулканической активностью. А как же остальной мир? Основные надежды связывают с глубоким бурением – от 3 до 10 км, – чтобы добраться до так называемой разогретой твердой породы. Только на территории США в ней содержится достаточно ресурсов для обеспечения всего человечества энергией на 30 тысяч лет.
Глубокое бурение стало уже привычной технологией. В скважину заливается вода, там она закипает, пар выходит наружу и крутит турбины генераторов. Проблема лишь в том, что вода убегает в подземные трещины и ее нужно постоянно обновлять.
С негативными последствиями применения такой технологии столкнулись в 1996 году в швейцарском Базеле: вскоре после закачки воды в скважину случилось небольшое землетрясение. Воду убрали, но толчки продолжались еще некоторое время. Сделали вывод: в сейсмоопасных районах такой способ получения энергии может выйти ­боком.
Могут ли истощиться геотермальные ресурсы? Это, конечно, исключено. Но вот о локальном остужении источников в той же Тоскане говорят открыто: максимальной мощности производство энергии там достигло в 1958 году, с тех пор дело идет на убыль. 

11.05.2011
Теги: