В. Арутюнов - Нефть XXI. Мифы и реальность альтернативной энергетики

Владимир Арутюнов

Нефть XXI. Мифы и реальность альтернативной энергетики

© Арутюнов В.С., 2016

© ООО «ТД Алгоритм», 2016

Введение

Уже более двух столетий тому назад, после появления известной работы Мальтуса, стало понятно, что продолжающийся рост населения и потребляемых им ресурсов, в том числе энергии, при сохранении характера цивилизации со временем неизбежно придет в противоречие с ограниченными возможностями нашей планеты. Но по-настоящему широкое внимание к проблеме природных ресурсов и источников энергии для будущего развития человечества привлекли исследования, инициированные в конце 60-х годов прошлого века группой известных промышленников, общественных и политических деятелей, обеспокоенных перспективами развития человечества и создавших для анализа ситуации авторитетную общественную организацию, получившую название Римский клуб (Форрестер, 1978; Медоуз и др., 1994). Нефтяные кризисы конца прошлого века добавили проблеме остроты и актуальности, спровоцировав рост интереса к тому, что теперь принято объединять терминами «альтернативная» или «возобновляемая» энергетика.

Сейчас сообщения о глобальных энергетических проблемах, источниках и запасах энергоресурсов и ценах на энергоносители на мировом рынке как основных факторах, определяющих геополитическую ситуацию и состояние мировой экономики, прочно закрепились на ведущих позициях в новостных сводках средств массовой информации. В конце прошлого века была осознана роль энергетики и как глобального экологического фактора. Хотя до сих пор связь наблюдаемых климатических изменений с развитием мировой энергетики остается дискуссионной, экологические и климатические вопросы уже оказывают огромное влияние на развитие энергетики.

Проблемы с поставками традиционных энергоносителей и значительные колебания цен на них на мировом рынке подогревают интерес к альтернативным источникам энергии. Этот интерес то ажиотажно повышается, то несколько затухает синхронно с колебаниями мировых цен на нефть. Его поддерживает постоянное шумное давление различных «зеленых» движений и организаций, а также элементы технологического шантажа со стороны стран-потребителей нефти, пытающихся убедить нефтедобывающие страны в своей способности обойтись и без их ресурсов. Немалую роль в спекуляциях на эту тему играет и интерес к дотациям и грантам сельскохозяйственного и научного лобби развитых стран, а также спекулятивный интерес прессы к всевозможным «научным» сенсациям, постоянно генерируемым «неофициальной наукой» и энтузиастами-любителями. Все это способствовало тому, что «альтернативная энергетика» прочно заняла одно из ведущих мест в популярных публикациях на околонаучные темы.

Конечно, то, что человечество не может вечно рассчитывать на ископаемое углеводородное топливо, создавшее нашу техногенную цивилизацию и до сих пор остающееся основой ее существования, совершенно очевидно. Но как долго это будет продолжаться, когда закончится «углеводородная цивилизация» и что придет ей на смену – в этих вопросах мнения публики и различных групп специалистов сильно расходятся.

К сожалению, при анализе тенденций развития энергетики, этой сугубо материальной сферы человеческой деятельности, эмоции, «житейский опыт» и даже фантастические представления всегда играли и продолжают играть не меньшую роль, чем в других областях, вызывающих массовый интерес. И иногда эти эмоции и представления, порой даже противоречащие законам природы и здравому смыслу, оказывают серьезное влияние на развитие отдельных отраслей энергетики, а также связанных с ней областей науки и технологии.

Являясь одним из главных потребителей самых современных достижений мировой науки и постоянно аккумулируя все наиболее передовые и перспективные технологические решения, энергетика, в силу своих масштабов, остается одной из наиболее консервативных технологических отраслей. Массовая смена базовых технологий в энергетике, как правило, требует десятилетий. Поэтому в отличие, например, от информационных технологий, в которых новые идеи и технические решения захватывают рынок буквально за один-два года, в энергетике даже последствия крупнейших технологических революций реализуются в массовом масштабе лишь годы, а то и десятилетия спустя. Именно этот консерватизм позволяет давать достаточно надежный прогноз будущего состояния энергетики, по крайней мере, на ближайшие 20–30 лет.

В предлагаемой вашему вниманию книге мы хотим рассказать о базовых тенденциях развития мировой энергетики, используемых и перспективных мировых энергетических ресурсах, обратить внимание на часто игнорируемые даже специалистами реальные ограничения, накладываемые фундаментальными законами природы на чрезмерно оптимистические прогнозы энтузиастов, и попытаться очертить реальные контуры среднесрочных перспектив развития энергетики.

Мы расскажем о ресурсах традиционной энергетики, происходящих в ней сейчас очень важных, фактически революционных изменениях и связанных с этим новых перспективах. Покажем причины все возрастающей роли природного газа в мировом энергобалансе и в производстве базовых нефтехимических продуктов, огромный потенциал развития газовой отрасли, в том числе в России. Расскажем об основных альтернативных источниках энергии, их современном состоянии, реальном потенциале и том месте, которое они могут и должны занять в энергетике. Объясним, почему «бесплатная» и «экологически чистая» энергия солнца и ветра обходится потребителю дороже дорогой энергии нефти, а в течение своего жизненного цикла солнечные и ветровые энергоустановки часто выбрасывают в окружающую среду больше загрязнений, чем «грязные» угольные ТЭЦ. Объясним, почему до сих пор нет промышленных предприятий, работающих на энергии солнца и ветра. Покажем, почему широко рекламируемая «зеленая» энергетика, основанная на массовом производстве технических сельскохозяйственных культур и получаемом из них «биотопливе», на самом деле не является альтернативным источником энергии. Решая некоторые экологические, а также экономические и внешнеполитические проблемы, с глобальной точки зрения такая схема лишь трансформирует один вид энергии в другой. Расскажем, что реально ограничивает объем производимого на Земле биотоплива и почему опасно и недопустимо его производство, например, за счет стимулирования неконтролируемого роста зеленой массы быстро размножающихся водорослей в открытых водоемах и морских акваториях. Рассмотрим, почему без активно осуждаемой различными «экологическими движениями» ядерной энергетики «экологически чистая» водородная энергетика не может стать альтернативой энергетике углеводородной. Обсудим принципиальную, не обусловленную парниковыми газами связь между мировым потреблением энергии, тепловым балансом нашей планеты и ее климатом, из-за которой независимо от типа используемых источников неизбежное увеличение общего объема производимой человечеством на Земле энергии все равно приведет к росту температуры ее поверхности. Это накладывает серьезные ограничения на пути и характер развития Человечества, поэтому глобальные энергетические проблемы не могут быть решены в отрыве от всех остальных проблем нашей цивилизации.

Книга рассчитана на массового читателя и не требует каких-либо специальных знаний.

Глава 1. Энергия, производительные силы и рост населения

1.1. Энергия и общество

Энергия является движущей силой эволюции природы и основой развития цивилизации. Если отбросить детали, то можно утверждать, что уровень развития общества и количество потребляемых им благ определяется, прежде всего, уровнем его энерговооруженности. В течение многих веков человек мог рассчитывать только на свою мускульную силу и мускульную силу домашних животных. Для обеспечения своих жизненных потребностей первобытный человек располагал только собственной энергетической мощностью примерно в 150 Вт. При переходе к традиционному земледелию и скотоводству энергетические возможности человечества возросли до 500 Вт на человека. Следующий качественный скачок в развитии цивилизации, открывший современный период истории и получивший название «научно-техническая революция», стал возможен лишь в начале XIX века после освоения человечеством ископаемых источников энергии. В наше время средняя мощность душевого энергопотребления в развитых странах достигает уже нескольких киловатт, а установленная мощность всех источников энергии на земном шаре превысила 3,65 ТВт (1 тераватт = 1012 Вт).

На протяжении всего исторического периода темпы роста глобального потребления энергии опережали темпы роста населения, увеличиваясь пропорционально квадрату числа жителей Земли Е ~ N2, то есть скорость роста потребления энергии в два раза превышала скорость роста населения. За 140 лет с 1850 по 1990 г., когда население Земли увеличилось в 4,3 раза, потребление энергии возросло в 17 раз (Капица, 1999). Особенно тесная корреляция роста населения и мирового производства энергоресурсов наблюдалась в течение последнего столетия (рис. 1).