artyom_ferrier (artyom_ferrier) wrote,
artyom_ferrier
artyom_ferrier

Categories:

Немного энергетического оптимизма

Пока параноики пугают друг друга паническими сценариями будущего кризиса планеты и человечества, нормальные люди думают о том, как использовать достижения прогресса, чтобы делать среду обитания всё более комфортной.

Надо отметить, мы уже достигли изрядных успехов на этом пути. Когда нам слишком холодно — мы можем подогреть среду обитания. Когда слишком жарко — можем включить кондиционер. Пока — довольно локально, в пределах некоего замкнутого помещения, но в принципе — это вопрос доступности энергии, которую мы можем приложить для решения той или иной задачи.

Вот египетский фараон — он не мог даже в собственном дворце создать оптимальный климатический режим (не говоря уж про добычу кубика льда для коктейля). Он мог рассчитывать только на толщину каменных стен и рабов с опахалами. Но понятно, что когда много дней стоит настоящая жара (что в Египте не такая уж редкость), любые стены прогреются и воздух прогреется так, что его в принципе бесполезно будет гонять туда-сюда опахалами.

А мы решаем эту проблему нажатии одной кнопки на кондиционере. Вернее даже — на пульте дистанционного управления кондиционером.

Мы можем решать и много других проблем, была бы энергия. Орошение пустыни? Не вопрос. Опреснительные установки на побережье, насосы, толкающие воду по трубам вглубь материка. Пока это, конечно, довольно дорого. Поэтому только очень богатые нации могут себе позволить опреснительные установки. Но тем не менее — это уже есть. Причем, не только для водоснабжения городов, но и для сельского хозяйства, как, скажем, в Израиле. И весь вопрос — в доступности и цене энергии.

Поэтому, чем больше мы её будем получать — тем лучше.

Ветровая и солнечная энергетика — это, конечно, хорошая штука (когда развивается по уму и без фанатизма и без слишком вызывающего распила правительственных субсидий). Особенно хороша она бывает, когда имеются те или иные аккумуляторные мощности, позволяющие перераспределять пики. И это тоже развивается. Более того, развитие этих видов энергетики — неразрывно связано с усовершенствованием аккумуляторов.

В действительности, главное достоинство солнечной и ветровой энергии — даже не в том, что она «зелёная» (сейчас и современные угольные ТЭС умеют очищать выхлоп так, что там практически ничего нет, кроме СО2 и водяного пара), а в том — что она даёт большую автономность.

Вот, скажем, работают какие-нибудь лесорубы, добывают брёвна в глухомани (с соблюдением экологических требований, конечно, с восстановлением насаждений). Тянуть туда кабель от ближайшей энергосети — может быть накладно и непрактично. Гонять генератор — обидно. Даже самый лучший двигатель внутреннего сгорания принципиально не может дать КПД больше 50%, а в реальности хорошо, когда снимает 25%. Это касается и бензопил.

Но вот по мере развития аккумуляторов — всё большее распространение получают электропилы. Лет тридцать назад они не могли иметь сколько-нибудь приемлемые эксплуатационные параметры. Слишком быстро садились тогдашние аккумуляторы. Современные — уже дают какое-то разумное время работы (как и запас хода у электромобилей вышел на практически приемлемые уровни).

Но эти аккумуляторы надо где-то подзаряжать. От дизельного генератора? Это, повторю, обидно, сжигать три четверти топлива впустую.

От паротурбинной энергоустановки? Да, они могут иметь КПД вплоть до 90%, но это по определению довольно громоздкое сооружение. Во всяком случае, если ты хочешь добиться эффективности. Для лагеря лесорубов, который, к тому же, перебазируется по мере вырубки — слишком жирно будет.

А вот воткнуть на холме ветрячок мегаватт на десять — в самый раз. Он и сам этот лагерь запитает, и пилы позволит заряжать, и прочую технику (сейчас электромобиль-трелёвщик кажется немножко странной концепцией, но вот если будет у него локальная «розетка» - почему бы нет?)

Да, для таких случаев ветряки, а где-то и солнечные панели — могут оказаться вполне практичны.

И для домохозяйств — тоже. Для тех, кто ценит именно независимость что от государства, что от крупных энергокомпаний, которые становятся естественными монополиями по роду своей деятельности. А так — забурился куда подальше, чтобы в глаза вообще не видеть то государство и те естественные монополии, поставил себе панели, ветряки, аккумуляторы, а захотелось в театр сходить — сел на свой электросамолёт, прилетел в город да сходил. Вот это картина будущего, которую я весьма одобряю. Ну и по мере развития этих штучек, солнечных панелей да ветряков, - это всё более реалистичная получается концепция. Они действительно становятся всё эффективней и долговечней.

Ещё вот некоторые говорят, что надо атомную энергетику развивать, как самую мощную и дешёвую. Но тут есть один серьёзный момент, который не совсем даже в экономической плоскости лежит. Из-за которого нельзя просто так посчитать затраты на строительство и эксплуатацию и сказать, что это очень дёшево. Момент такой, что вот как бы вы отнеслись к сообщению: «Сегодня такую-то АЭС с неофициальным визитом посетила делегация Исламского Государства»? Ну, немножко тревожно всё-таки.

То есть, можно построить АЭС так, чтобы защитить от самого грандиозного землетрясения или цунами, можно строго соблюдать гарантированно безопасный режим эксплуатации, безо всяких стрёмных экспериментов, можно, в конце концов, сделать оболочку такую, чтобы её заведомо не разрушило тепловым взрывом (хотя, конечно, это потребует значительных капитальных вложений). Но вот из-за вполне реальной террористической угрозы — там придётся держать стаю спецназа. А это не может быть дешёвым удовольствием.

Поэтому, пока АЭС были нужны военщине, чтобы нарабатывать оружейный плутоний (да, это изначальная их была функция) — естественно, военщина их охраняла. Но вот с некоторых пор потребности в оружейных радиоактивных материалах упали, спецназа еле-еле хватает для охраны складов тех боеголовок, которые уже наклепали, а строительство новых АЭС становится экономически не очень выгодно. Слишком высокие затраты на предотвращение каких-либо сюрпризов. К слову, и к атомоходным судам это относится. Из невоенных — их, фактически, только Россия имеет, и в таких водах, где какие-нибудь сомалийские пираты маловероятны.

К тому же, реальные запасы ядерного топлива — не вполне точно поддаются оценке. Пока считается, что если полностью заменить уголь и нефть в энергетике на атом, то разведанные запасы урана кончатся лет за пятнадцать. Хотя, конечно, как и в случае с нефтью, - чем энергичнее будут разведывать, тем больше нароют.

С нефтью же и с углём — уже ясно, что прежние популярные страшилки о том, как это дело кончится вот прямо послезавтра, оказались несостоятельны. Но, собственно, они и были бредовые с самого начала. Чтобы приблизительно так оценить запасы углерода на земной поверхности — достаточно прикинуть, на сколько упало содержание углекислоты в атмосфере с каменноугольного периода по настоящий момент. А это — во много-много раз. Ну и понятно, что этот углерод, в значительной мере, был изъят растениями (далее - животными) и связан в виде угля и нефти (хотя часть, конечно, приходится на известняк).

Тем не менее, хотя очевидно, что угля и нефти нам гарантированно хватит на десятилетия и даже столетия, некоторых людей тревожит, что эти ресурсы принципиально всё же исчерпаемы. Или, скажем так, исчерпаемы — в легкодоступных местах.

Но тут, с одной стороны, обнадёживает Сланцевая Революция, фракинг, позволяющий извлекать нефть и метан из таких мест, где раньше они считались недоступны.

А с другой стороны — в действительности это не совсем верно, когда нефть, газ, уголь называют «невозобновляемыми» ресурсами. Они невозобновляемы — лишь в том смысле, что мы не собираемся упихивать их обратно в землю в виде нефти, газа и угля. Но как источник энергии и сырьё для химической промышленности — они вполне возобновляемы. И сейчас я расскажу, как мы это реализуем.

Значит, так. Пока нефтегаз и уголь легкодоступны — мы их добываем и сжигаем в ТЭС. Естественно, с фильтрами, с соблюдением экологических требований, чтобы на выходе были только углекислота и водяной пар.

Делая это — мы поднимаем содержание углекислоты в атмосфере. Мы уже доказали, что, кажется, можем это делать. Если до Индустриальной Революции углекислоты было критически мало, меньше трёхсот частей на миллион, то сейчас — 400 ppm. А можем, наверное, добить и до тысячи.

Таким образом, мы возвращаем планету в оптимальный режим для растений, исповедующих фотосинтез типа С3. А это большинство растений. Тип С4, «фотосинтез по карточкам» - появился только в последние пару миллионов лет, из-за углекислотного голодания.

Более того, мы выводим, методами генной инженерии, специальные травинки, которые очень интенсивно растут, забирая из воздуха углекислоту, а потом быстро сохнут, мы их собираем — и сжигаем в тех ТЭС вместо угля или мазута. Там же пофиг, в общем-то, какую органику жечь — только б был неокисленный углерод.

Получается — замкнутый цикл. В рамках которого мы сможем уже обходиться и без ископаемых форм углерода, когда мы достаточно отправим его в атмосферу.

Таким образом, мы сможем и удовлетворять собственные энергетические потребности без зависимости от ископаемых ресурсов, и поддерживать комфортный для планетарной биоты уровень углекислоты.

Некоторые паникёры, конечно, уже все уши прожужжали, что это вызовет необратимый парниковый эффект с положительной обратной связью, и будет Глобальное Потепление вплоть до «венерических» кондиций. Но это просто чушь, что газ, составляющий четыре сотых процента и притом рассредоточенный в атмосфере, не образующий даже локальных завес, может сколько-нибудь серьёзно влиять на климат. Особенно, с учётом того обстоятельства, что в прошлом этой планеты бывали концентрации этого газа в десятки раз выше, и жизнь при этом процветала (вот до такой степени, что постепенно утянула углерод в угольные пласты и нефтяные поля).

Тем не менее, как я говорил уже, Глобальное Потепление будет. И не такое, как сейчас, когда вот гадают, есть оно или нет, а такое — чтобы вопросов не возникало. Чтобы ответ на них можно было получить, прогуливаясь по вишнёвым садам на Ямале.

Но чтобы его устроить — нам придётся, очевидно, размещать комплексы солнечных батарей на орбите и передавать с них энергию коротковолновым радиоизлучением. Это вполне реализуемо и при нынешних технологиях, мы вполне понимаем, как это сделать — только что немножко дороговато.

Однако ж, космические запуски грузов на орбиту становятся всё доступней, всё чаще и дешевле, благодаря росту нашего общего технологического, индустриального и энергетического потенциала, поэтому орбитальные СЭС (а также индустриальные комплексы) — вполне просматриваемая перспектива ближайших десятилетий. Ясно, что наступит момент, когда это окажется делать более выгодно, чем качать нефть из скважин. Ну или нефть с газом будет рассматриваться прежде всего как сырьё для граффена — хотя им может быть любая органика. Те же генетически модифицированные растения с нужными нам свойствами.

И это будет уже качественно иной уровень энерговооружённости, который позволит нам реально управлять многими вещами на планете, в том числе и климатом. Как сейчас мы управляем им в собственном доме.

Ну а там — можно заняться уже и колонизацией Венеры. Да, я думаю, она более подходящая, чем Марс. Который, конечно, можно подогреть — но проблема гравитации пока что кажется неразрешимой. Она там слишком низкая для привычного нам уровня. А на Венере — очень близкая к земной.

Конечно, там будет ряд проблем, вроде практического отсутствия водорода, не очень дружелюбной температуры под пятьсот градусов Цельсия на поверхности и атмосферного давления в 90 раз выше земного, но — это всё решаемые проблемы. Или будут решаемыми при том уровне технологического развития и энергетической вооружённости, какой мы будем иметь, когда приступим к делу.

Ну а дальше — нароем какие-нибудь способы мгновенного перемещения в пространстве или перехода в параллельные миры, но это-то, конечно, уже фантастика.

А вот управление климатом на собственной планете, с плавным переходом на соседние — нет, это не фантастика. Главное — не бояться собственных уже достигнутых успехов, не закатывать истерики на ровном месте. Не выставлять себя совсем уж беспомощными перед стихией.

Было время — когда мы ничего не могли поделать, скажем, с лесными пожарами. Только убегать от них, вместе с зайчиками и олешками.

Сейчас — мы их тушим. Не всегда успешно, не всегда достаточно быстро, но — тушим. Более того, мы их можем и предотвращать, прорубая просеки. И крупные лесные пожары — это результат не нашей имманентной беспомощности, а того, что кто-то не удосужился принять превентивные меры.

Было время, когда корабль, попавший в шторм в открытом море, был практически обречён. Во всяком случае, с очень большой вероятностью ломался и шёл ко дну. Сейчас — это всё же редкость, чтобы даже распоследняя лоханка поломалась только потому, что её немножко покачало на волнах.

Да, мы не настолько уж беспомощные перед силами стихии. Мы научились неплохо приспосабливаться к среде обитания — и всё больше получаем возможностей менять её так, как нам удобно. Для этого нам нужна, в общем-то, энергия — и мы видим, где её можно получить.

За термояд с положительным выходом пока неясно, но вот орбитальные солнечные станции — вполне реалистичный вариант. А пока — на земле пусть будут и солнечные, и ветровые, но и тепловые, на сжигании топлива. Которое можно перевести в «замкнутый цикл», когда в достаточной мере вырастет концентрация углекислоты и мы засадим специальные поля специальными растениями. Ничего невероятного.





Tags: грядущее, технологии
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 16 comments