|
|
|
27.11.2007 В поиске вечной энергии
Углеводороды — самое эффективное и удобное сырье для получения электроэнергии, срок пользования которым, как и полагается, ограничен во времени. Человечество взрослеет и должно переходить на новые энергетические источники.
Будущее без нефти
Истощение запасов нефти и газа в недалеком будущем воспринимается уже как реальность. Называются лишь разные сроки наступления этой поры. Ясно, что не следует ожидать «легкой» нефти. С каждым годом ее добыча будет все более затратной. Месторождения уходят в труднодоступные районы, увеличивается глубина добычи. Сказанное в полной мере относится и к Казахстану. Правда, при имеющихся запасах энергоносителей — углеводородов, угля, урана на душу населения — угрозы энергетического голода для нас в обозримом будущем не существует. Но наша страна является крупным экспортером энергоносителей, и желающих их купить у нас будет все больше и больше, а мы, естественно, будем продавать. Высокие цены на нефть, возможный энергетический голод в мире, экологическая нагрузка на окружающую среду при использовании углеводородов, а тем более угля, заставили многие страны ускоренно заняться поиском путей использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии. К ним относятся ветер, солнце, биомасса, геотермальные воды, приливы и отливы вод океанов и морей. Если сейчас за счет таких источников покрывается примерно два процента мировых потребностей в первичных энергоресурсах, то к 2020 году нетрадиционная энергетика, по прогнозам, может обеспечивать до 20 процентов спроса. Мы тоже не можем оставаться в стороне от мировой гонки за быстрейшее освоение возобновляемых, а значит, вечных источников дешевой и безопасной энергии, обеспечивающих переход на качественно другой уровень жизни и экономики. Нам по примеру высокоразвитых стран — активных энергопотребителей — также следует разрабатывать на ближайшие 50 лет стратегию энергетической обеспеченности страны за счет возобновляемых источников. На какие из них нам реально можно опереться, какую структурную модель энергобаланса, исключающую углеводороды, выбрать? Безусловно, что разработке стратегии энергообеспечения должен предшествовать комплекс научных изысканий, но многие считают очевидным, что нам просто не обойтись без атомной энергетики. Да, ее доля в мировом энергетическом балансе сегодня солидная — 17 процентов, предположительно к 2020 году она вырастет до 20 процентов в основном за счет Китая и Ирана. В то же время Евросоюз намерен именно к 2020 году закрыть все атомные электростанции в Европе. Планово сокращается их число в США, Японии. Так что перспективы развития атомной энергетики в мире неоднозначны, прогнозы делаются полярные, и ориентироваться исключительно на нее, видимо, не совсем верно. Заметными темпами растет производство «солнечного» электричества в Японии, США, Германии и Китае, а также в ЮАР. Свой первый проект в области солнечной энергии запустил и Казахстан. Привлекательным может быть организация в стране производства солнечных батарей на кремниевой основе. Соответствующим сырьем мы богаты. Есть международные проекты по освоению термоядерной энергии. По мнению науки, это произойдет не раньше, чем через 50 лет. Но это прогнозы. В любом случае ко времени, когда человечество освоит термоядерную реакцию, нефть уже будет на исходе, если вообще не превратится в музейный экспонат.
О чем поет ветер?
Энергетикам, озабоченным проблемами поиска дешевых постоянных источников электрической и тепловой энергии, его пение напоминает о том, что еще за три тысячи лет до нашей эры в Александрии существовали ветряные колеса. Сейчас ветроэнергетика активно развивается в США, Дании, Индии, Китае и других государствах. Ветра в нашей стране вроде бы не в дефиците. Но ветровая энергетика имеет не только бесспорные преимущества, но и очевидные недостатки. Ее развитие ограничивает непостоянство скорости ветра и его направлений, а значит, и качество энергии. Знаменитый ветер Джунгарских ворот, дующий круглогодично, например, крайне своенравный. Довольно часто он репетирует роль урагана и тогда готов сорвать не только лопасти станции, но и свалить мачту, на которой она крепится. С порывистостью ветров связаны непостоянство мощности ветровых электростанций (ВЭС), колебания частоты электрического тока и напряжения. Требуются дополнительные стабилизаторы частоты вращения и различные средства автоматики. А это уже удорожание и без того немалой себестоимости энергии. Ко всему прочему ВЭС искажают природный пейзаж, порождают шумы, создают электромагнитные помехи при работе теле- и радиоканалов, могут вызвать климатическое изменение в районе расположения, поменять направление ветра и даже, утверждают некоторые ученые, вызвать засуху. Но могут быть и другие «прирученные» потоки воздуха. В Казахстане ветровую энергетику с выгодой можно развивать в высокогорной местности, где мощный направленный ветровой поток создается искусственно. Путем связывания трубопроводами или горными выработками зон высоких давлений и низких температур на высоте и низких давлений и высоких температур — внизу. При этом у подножия гор строится закрытая аэродинамическая теплица, где воздух дополнительно подогревается за счет солнца и теплоемких материалов. Внутри теплицы размещаются ВЭС, принимающие по трубопроводам направленный силовой поток ветра и вырабатывающие электрическую энергию с постоянными характеристиками. Отработанный поток ветра из теплицы можно направлять для очищения воздушного пространства. На ветровую энергетику способны также неплохо работать закрытые или простаивающие рудниковые шахты. Воздушный поток, возникающий в силу естественной тяги из-за разности температур на земле и в подземных выработках, обладает большим запасом кинетической энергии.
Горячий привет из центра Земли
Его посылают не только грозные вулканы, но и горячие источники. По мнению экспертов, геотермальная энергия в виде горячих источников может помочь нам в этом переходном в плане энергетики столетии. Электростанции на термальной воде работают уже в Новой Зеландии, Японии, на Филиппинах, а в США они по выработке электроэнергии заменяют пять атомных электростанций. Но равняться следует на Исландию, где все тепло- и энергоснабжение страны полностью осуществляется за счет термальной воды. Геотермальные источники — это водные линзы, находящиеся в высокотемпературных пластах земли. Тепло из них через тектонические разломы поступает в подземные водоемы. В принципе, геотермальная энергия есть повсюду. Мы фактически живем на шарообразной раскаленной сковородке с остывшей поверхностью, но пользоваться для теплоснабжения, а тем более для выработки электроэнергии внутренним теплом земли можно только в тех районах, которые относятся к геологически активным, где высокотемпературные пласты лежат на сравнительно малой глубине. И такое условие: для теплоснабжения термальные воды должны иметь температуру не ниже 40 градусов, а для выработки электричества 75 градусов и выше. Геотермальный потенциал Казахстана велик. Только разведанные запасы составляют около ста миллиардов тонн условного топлива, что на порядок превышает суммарные запасы нефти и газа страны. Геотермальные воды открыты в Илийской впадине, Сырдарьинском, Иртышском, Мангышлак-Устюртском, Чу-Сарысуйском, Келесском и Зайсанском артезианских бассейнах. В пределах Илийской впадины выделены два промышленно перспективных артезианских бассейна — Алматинский и Жаркентский. Температура воды в них 40—100 градусов по Цельсию. Их можно использовать для теплоснабжения и выработки электрической энергии. Запасы эквивалентны примерно 1,8 миллиарда тонн условного топлива. Пока гидротермальные ресурсы нашей страны не привлечены в качестве источников энергии. В незначительном объеме они используются в бальнеологии и орошении бахчевых культур. Но по своим потенциальным возможностям им под силу стать основным источником энергии западного и южного Казахстана. К жизни без нефти надо готовиться уже сегодня. Начальным этапом новой стратегии энергообеспечения должны стать комплексные научные изыскания, детально рассматривающие все аспекты развития возобновляемых источников энергии применительно к условиям нашей страны.
Токтамыс Мендебаев, доктор технических наук
Доступ к документам и консультации
от ведущих специалистов |