Стоимость производства электроэнергии с помощью солнечных батарей сократилась за последние двадцать лет в десятки раз (Рис. 9) — от сотен долларов за ватт в 70-е годы, до менее чем 5 долларов за ватт установленной мощности в начале 90-х годов. По прогнозам, солнечное электричество в 2030 г. может стоить не более 4 центов/кВт*час (Toleffson,
1999).
В 1992 г. использование солнечных батарей стало составлять конкуренцию мазуту для отопления удаленных домов. Уже сейчас солнечная энергетика вполне конкурентоспособна в ряде районов мира, удаленных от традиционных источников электроснабжения и расположенных в низких широтах. В 1999 г. в Индии даже заработал солнечный крематорий (традиционное
Рис. 9. А — Снижение стоимости одной солнечной батареи (в ценах 1993 г.), увеличение производства электричества солнечными батареями в США в 1975—1997 гг. (Flavin, 1996): Б — Уменьшение стоимости солнечных батарей в мире в 1975—1997 гг. (По данным разных авторов по: Oliver, Jackson, 1999)
сжигание требует до 240 кг дров на одну операцию; World’s first.. .,1999).
Европейский Союз призвал к 100-кратному (!) увеличению производства солнечной электроэнергии к 2010 году. В странах Западной Европы к этому времени должно появиться не меньше 1 млн новых крыш на домах с батареями,, дающими электричество (Oliver, Jackson, 1999). По расчетам, к 2010 г. потенциальный рынок для солнечной энергетики достигнет 10 млрд
долларов, к 2025 г. — 25 млрд долларов (Herkstroter, 1997). В 1998 г. этот рынок уже составлял один млрд. долларов (When., 1998). При определенной государственной поддержке (значительно меньшей, чем при развитии атомной энергетики) солнечная энергетика могла бы, по-видимому, через 10—15 лет давать до 5% (а в длительной перспективе—до 10%) всего электричества в мире.
Другие источники энергии
Кроме кратко описанных выше есть несколько других источников электроэнергии, которые в обозримом будущем могут приобрести важное значение. Среди них:
—геотермальная энергетика;
—производство энергии из биомассы и отходов;
—водородная энергетика.
Геотермальная энергетика основана на использовании подземного тепла. Во многих районах земли, особенно вулканических (например на Камчатке, на некоторых японских островах) доступны на сравнительно небольшой глубине (в десятки или сотни метров) источники тепла. Нагретая до высокой температуры на глубине вода на поверхности служит источником пара для турбин. Хотя в мировом масштабе этот источник энергии вряд ли когда нибудь займет значительное место, но в целом ряде регионов (особенно—вулканических, таких как Камчатка, Исландия, некоторые Японские острова) эта энергия может сыграть определенную роль в энергоснабжении.
В перспективе использование подземного тепла может стать очень заметным источником электроэнергии. Для этого надо не только научиться бурить сверхглубокие скважины, но и использовать их для получения пара, или каким- то другим, неведомым пока способом, обращать на пользу человечеству колоссальную энергию тепла Земли.
Значительно большее значение в недалеком будущем будет иметь производство энергии из биомассы и отходов. Сегодня это в основном древесина, навоз, солома, тростник. Технологический прорыв был сделан в 80-е годы, когда выяснилось, что сжигание дешевых органических отходов сельского хозяйства крайне выгодно в газотурбинных генераторах, дающих одновременно тепло и электричество. Завтра биоэнергетика превратится в огромную индустрию переработки большей части органических отходов с использованием высокоэффективных генераторов этанола, эфиров, водорода.
По расчетам Продовольственной организации ООН (FAO) до 20% всей сельскохозяйственной биомассы можно использовать для производства энергии. Для Африки, например, это эквивалентно сжиганию 200 млн. тонн нефти (Leach, Johnson, 1999). Для сравнения: современное потребление энергии в Африке эквивалентно 175 млн тонн нефти. Уже к 2000 г. такой энергетический гигант, как компания «Shell», успешно осваивает технологию производства электричества на основе биомассы: начиная от специальной плантации до получения электричества стоимостью 3,5—6 центов. кВт*час (что экономически сопоставимо с другими источниками электроэнергии).
Мировым лидером по энергетическому использованию биомассы является Бразилия: здесь в ближайшие годы планируется получать 3000 МВт из сахарного тростника, 1000 МВт из древесной массы и бумаги, 150 МВт из растительного масла. Планируется также получать до 80 млн л биогаза из городских и сельскохозяйственных отходов и до 18 млн т топливного спирта (Биомасса в Бразилии., 2000).
В соответствии с директивой президента США 1999 г., в этой стране предполагается утроить производство энергии из биомассы к 2010 г. по сравнению с 3%, производимыми в 1998 г. (US., 1999). По заявлению Б. Клинтона, это даст дополнительный доход американским фермерам в размере 15—20 млрд долларов и поможет сократить выбросы парниковых газов на 100 млн. тонн ежегодно. Этим же декретом учрежден Межведомственный совет по биоэнергии.
Пока малораспространенной является водородная энергетика. Водород — высококалорийное и экологически чистое топливо. Интересно, что передача водорода на расстояние 500 км обходится в 10 раз дешевле, чем передача такого же количества энергии по проводам (Ушаков, 1994).
Проблема заключается в получении водорода в больших количествах. Самый простой путь — гидролиз воды, при котором образуются молекулы водорода и кислорода. Процесс гидролиза воды используется иногда в случаях, когда необходимо аккумулировать избыточную энергию, например, при работе приливных станций или в ветроэнергетике. Есть проект получения практически неограниченного количества водорода закачиванием воды в сверхглубокие скважины в районах, где земная кора сравнительно тонкая ( районы Байкала, Мертвого моря, оз. Танганьика в Африке и разлом Сан-Андреас в Калифорнии). Проект дорогостоящий — порядка двух млрд. долларов, как раз столько стоит современная АЭС. Не исключено, что водородная энергетика будет развиваться очень быстрыми темпами, и именно она определит постепенное вытеснение углеводородного топлива ( Houlder, 1999)
Нельзя не упомянуть интенсивные поиски принципиально новых источников энергии, какие-то из них, наверное, будут освоены в будущем. Среди них можно назвать, например, энергию физического вакуума (Бау- ров и др., 2000; Леонов, 1997) или гравитационную энергию (Ястребцов, 1998).
Лет пятнадцать назад на одном из Общих собраний Академии наук СССР я слышал, как академик Ж. Алферов говорил, что, если бы на развитие альтернативных источников энергии было затрачено только 15% средств, брошенных на развитие атомной энергетики, то АЭС для производства электроэнергии в СССР вообще не потребовались бы. Эта практика (расточительного финансирования атомной индустрии) продолжается: в 1994 г. страны Европейского сообщества потратили 4,8 млрд. долларов на разработки в области атомной энергии, что составило около 55 % всех их затрат в области развития энергетики (Lenssen, Flavin, 1996)!
Спектр источников в мировом производстве электроэнергии уже сегодня весьма широк и быстро расширяется. В табл.3 показан один из прогнозов производства электроэнергии в мире к 2020 и 2050 годам.
Таблица 3
Вероятная доля производства (в %) электроэнергии в мире от разных источников в 2020 г. и в 2050 г.
*например, метан-гидрат, термальный градиент океана, подводные течения, гидромагнитные динамомашины.
Все, что сказано выше о планах развития безопасной энергетики, может реализовываться быстро или медленно. Быстрая реализация возможна при ясно выраженной общественной и государственной поддержке. Показателен пример современной Германии. В 80-е — начале 90-х гг. в Г ермании на государственную поддержку исследований и разработок в области атомной энергетики тратилось 0,0235 немецких марки от стоимости каждого произведенного киловатт-часа электроэнергии, а на исследования и разработки в области альтернативной энергетики—в 57 раз (!) меньше (Milborrow,
. Сейчас ситуация в Германии резко изменилась: по новым правительственным планам поддержка возобновимых источников энергии возрастает многократно, и в результате планируется многократное же увеличение доли возобновимых источников энергии: от 7 % в 1998 г. до 50 % (!) к 2020 г. (Bahm, 1999).
О возобновимых источниках энергии атомщики, да и традиционные тепловые энергетики, часто отзываются с нескрываемым скептицизмом, утверждая, что такие источники энергии не могут иметь существенного значения в обозримом будущем. Это либо типичное профессиональное заблуждение, либо сознательный обман! В Европейском Союзе принята директива, согласно которой к 2010 году все возобновимые источники энергии должны производить не менее 12 % всей энергии. По экспертным оценкам (Power for Change, 1997) ежегодный потенциал возобновимых источников энергии в России достигает 8,1 экса-джоулей (8,1 ЭДж, т. е. 1018 Дж).
«...Возможно, наиболее разочаровывающим аспектом истории атомной индустрии является упущенная возможность. Огромные суммы общественных денег были потрачены на поддержку исследований, управление отходами и вывод из эксплуатации, которые могли бы быть потрачены с большей пользой, чтобы встретить требования нового тысячелетия, такие как прибрежная ветровая индустрия, солнечная энергетика или энергосбережение и борьба с нехваткой горючего.
Но одна вещь должна быть ясна экологам на заре ХХ1 века — сейчас время похоронить эту промышленность , прежде чем она примет новое обличье, и отравит наши надежды и мечты на следующие сто лет, как она это делала последние 50 лет» (перевод мой — А.Я.).
Bunyard P., Roche P. 1999. Nuclear power: time to end the experiment. The Ecologist, November, 1999
3.3. Резервы энергосбережения
Ошибочно расхожее утверждение атомщиков, что рост производства немыслим без увеличения потребления энергии. В таких индустриальноразвитых западных странах, как США и Япония, в 1970—1985 гг. рост валового внутреннего продукта (ВВП) происходил при СНИЖЕНИИ потребления энергии: в