|
Ярослав Зуев (Киев, Украина)
Вопреки широкому внедрению альтернативных источников энергии приходится признать, что до полного отказа от «классической» энергетики человечеству еще далеко. Согласно оценкам специалистов, около 90% вырабатываемой в мире энергии пока что дает сгоревшее ископаемое топливо: нефть, уголь и газ. Работы по поиску полноценной замены ведутся всеми развитыми странами. Каковы перспективы нашей страны с ее подготовленными кадрами и научным потенциалом прорваться в число лидеров, чтобы развиваться как страна-производитель, а не как страна-потребитель чужих товаров и услуг?
«Топить нефтью – это все равно что топить ассигнациями»
Тепловые электростанции используют в качестве топлива угольную пыль, природный газ и мазут, вырабатывая в Украине около 40% электроэнергии и обеспечивая более 80% централизованного отопления. Это данность, как и тот факт, что ТЭС имеют низкий КПД, а сжигание углеводородов загрязняет окружающую среду. По выражению самих энергетиков, трубы ТЭЦ выбрасывают в атмосферу «всю таблицу Менделеева», а эффективных фильтров не существует. Глобальное потепление – прямое следствие работы ТЭС. Кроме того, разведанные запасы органических ресурсов будут исчерпаны в обозримом будущем. Не стоит также забывать, что нефть и газ - ценнейшие продукты для химической промышленности.
Из ста ныне действующих отечественных тепловых блоков более 80 уже выработали ресурс. Степень износа оборудования большинства ТЭС составляет более 70%, а потери тепла при централизованном отоплении достигают 17%. Развитие теплофикации предполагает использование новых прогрессивных технологий, среди которых - парогазовые ТЭЦ. Между тем природный газ мы закупаем за границей.
Течет вода Кубань-реки, куда велят большевики…
Этот примечательный лозунг я видел собственными глазами. Правда, в советские времена, богатые на всяческие проекты по закапыванию в грунт народных денег.
На долю гидроэнергетики в Украине приходится всего 5% общего производства энергии, она играет вспомогательную роль. Гидроэнергетические мощности представлены Днепровским и Днестровским каскадами ГЭС, Киевской ГАЭС и рядом малых ГЭС, восстановленных в последние годы. Днепровский каскад составляют целых 6 ГЭС, доставшихся в наследство от СССР. Они, безусловно, значительно чище ТЭС по части вредных выбросов, зато сопоставимы по негативному влиянию на водный баланс и экосистему в целом.
Об атомной бомбе, временно дающей электричество…
Эта невеселая шутка принадлежит знаменитому физику Петру Капице. Первые атомные программы были разработаны полвека назад, в эпоху противостояния сверхдержав, когда АЭС в первую очередь вырабатывали оружейный плутоний. С началом мирового энергетического кризиса атомная энергетика приобрела распространение во многих странах. В конце 70-х годов прошлого века большинство экспертов склонялось к тому, что на заре XXI столетия за АЭС будет как минимум половина вырабатываемой в мире энергии. Однако к концу 80-х успехи в энергосбережении и переоценка экологических последствий работы АЭС привели к пересмотру отношения к «мирному атому». Чернобыльская трагедия воплотила в жизнь мрачное пророчество академика Капицы: «Крупная атомная станция представляет большую опасность для окружающей природы и для человека. В случае аварии радиоактивность может на площади многих квадратных километров погубить все живое, как атомная бомба в Хиросиме». АЭС были законсервированы Австрией и Италией, в Швеции по результатам референдума было принято решение о закрытии до 2010 года всех 12 действующих реакторов.
Не до жиру, быть бы живу…
Правда, новый энергетический кризис предоставил атомщикам очередной шанс, как минимум, в тех странах, которые не могут похвастать энергосберегающими технологиями и где не принято считаться с общественным мнением. Например, в соседней РФ производство электроэнергии на АЭС к 2020 году планируется удвоить. Не стихают страсти вокруг Игналинской АЭС в Литве, обеспечивающей около 80% электроэнергии, в Армении же принято решение о возобновлении работы Ереванской АЭС.
Наша страна занимает небесспорное (после Чернобыльской аварии) 5-е место в мире по доле продукции АЭС в структуре вырабатываемой энергии - 45,5%. Хорошо это, терпимо или плохо? Среди аргументов «за», приводимых сторонниками атомной энергетики, - ее дешевизна и сомнительная безопасность. Стоит признать, что АЭС действительно несравнимо «чище» традиционных ТЭС, правда, при условии безаварийной работы. Причем если безаварийность АЭС под вопросом, то с дешевизной дела обстоят куда сложнее. Учитывая затраты на добычу топлива, нейтрализацию, утилизацию и захоронение отходов, консервацию отработавших реакторов (убедительной технологии вообще нет!) и природоохранные нужды, стоимость энергии чрезвычайно высока. Известно, что месторождения урана в Желтых Водах обеспечивают столетнюю потребность всех 15 украинских атомных энергоблоков. Проблема в том, что у нас нет замкнутого ядерного цикла, и готовое топливо поступает из России. Там же утилизируются отходы, причем обе операции стоят миллионы долларов.
Не так давно в прессе появились сообщения о совместном российско-американском проекте так называемого гелиевого реактора. Капсулированное оборудование предполагается спрятать под землю. Ученые утверждают, что вероятность аварии такой станции будет близка нулю, а утечки исключены, даже «если весь персонал отправится пить пиво». Нечто подобное, правда, рассказывали и про РБМК, «прославившийся» после аварии на ЧАЭС.
«Карманное» солнце из Харькова
Идея управляемого термоядерного синтеза была предложена нашим выдающимся соотечественником, харьковчанином Олегом Лаврентьевым, живой легендой отечественной физики. Изобретатель сформулировал основные принципы работы реактора, проходя службу на Сахалине. Идеей немедленно заинтересовался Берия, при Сталине курировавший ядерную отрасль. Работы возглавил Дмитрий Сахаров. Примечательно, что недавно ученый совет ХФТИ принял решение ходатайствовать перед ВАК Украины о присуждении Лаврентьеву докторской степени, но ВАК отказал...
Впрочем, реактора до сих пор нет. Возможно, потому, что идея заполучить «рукотворное солнце» далеко опередила технические возможности современности. Такое иногда случается. Например, прообраз паровой турбины был описан римским математиком Героном в первом веке от Р.Х, за семнадцать столетий до воплощения ее в металле.
В основе принципа термоядерной реакции лежат процессы, протекающие на Солнце, то есть синтез ядер гелия из ядер дейтерия и трития. Интересно, что физическая модель атомного реактора была создана за несколько лет до первой атомной бомбы. С термоядерным синтезом случилось наоборот. Бомбу изобрести удалось, применение же процесса в мирных целях оказалось исключительно сложным.
По масштабам земной энергетики ядерные взрывы – настоящие маленькие солнца, дающие такую энергию, в сравнении с которой атомный реактор представляется банальной зажигалкой. В водородной бомбе топливо зажигают взрывом атомной бомбы, служащей своеобразным детонатором. С управляемым синтезом гораздо сложнее. Ведь нужно нагреть водород до 40 миллионов градусов!
Экспериментальный реактор такого типа планируется построить во Франции, в рамках проекта ИТЭР, с участием стран Евросоюза, России, Китая, США, Южной Кореи и Японии. Стоимость его составит 10 миллиардов евро. Впрочем, многие ученые относятся к проекту критически, опасаясь, что термоядерные реакторы могут оказаться еще опаснее атомных.
Панацея или утопия?
Водород составляет около 1% массы нашей планеты. При сгорании он превращается в воду. Последнее не нуждается в комментариях. Существует много технологических разработок по применению водорода в качестве топлива. Еще в 1972 году в США проводились испытания экспериментальных моторов на водороде. Лучшие результаты показала малолитражка концерна «Фольксваген», в которой отработанные газы были чище засасываемого в двигатель воздуха. Стоит заметить, что с опережением в четыре года специалисты ИМ АН СССР и ХАДИ создали аналогичные системы. Трудно поверить, но в 70-е по Харькову ездили таксомоторы с экспериментальным двигателем на водороде. Тогда же наши ученые разработали и промышленную технологию использования водорода. Программа относилась к проекту освоения Луны и впоследствии была закрыта.
А вот новейший современный прототип H2R компании «БМВ» с двигателем на водородном топливе установил сразу девять мировых рекордов для автомобилей такого типа.
Катастрофа или шанс?
Широко известно, что Украина расположена на берегу колоссального хранилища сероводорода, сконцентрированного в нижних слоях Черного моря. За последние сто лет антропогенный прессинг на экосистему привел к сокращению обитаемого слоя моря с 200 до 15 метров, и если в 50-е годы поголовье дельфинов составляло 8 миллионов особей, то ныне они - редкие гости. Рыбные запасы моря также сократились в десятки раз. Под занавес перестройки тема надвигающейся глобальной катастрофы муссировалась общесоюзной прессой. Стоит привести цитату из «Литературной газеты»: «Что будет, если, не дай Бог, у черноморских берегов случится новое землетрясение? Вновь морские пожары? Или одна вспышка, один грандиозный факел?» Некоторые специалисты предрекали в качестве последствий взрыва разрушительные землетрясения по всему земному шару и выброс в атмосферу миллиардов тонн концентрированной серной кислоты.
Еще в 1979 году был предложен оригинальный проект использования неограниченных запасов черноморского сероводорода в качестве топлива. Он предусматривал ежегодное выделение из моря около 250 миллионов тонн сероводорода для переработки и последующего сжигания. Основным «отходом» производства должна была стать серная кислота – ценное сырье для других отраслей промышленности, а выработанная энергия покрывала бы все затраты бывшего СССР.
Существовали и другие проекты энергетического использования сероводорода, но ни один не получил развития. Возможно, нарисованная картина представляется несколько утопической, но ведь успешная реализация подобного проекта могла бы подарить нашей стране энергетическую независимость.
|
