Если задуматься о будущем энергетики, то станет ясно, что бороться с ветряными мельницами, как известный идальго, не стоит. Ведь за ними - энергетическое будущее Земли. А еще за солнцем, воздухом и водой, которые не только наши лучшие друзья, но и отличные энергоносители.

«Когда нефть и уголь иссякнут, цивилизация замрет. погрузившись во тьму и холод. Наступит анархия, сперва люди будут драться за пальчиковые батарейки на развалинах супермаркетов, а вскоре уйдут из мертвых городов, собьются в банды и станут разъезжать на ржавых рыдванах. работающих на дровах, наводя ужас на тех немногих, что будут ковырять палками-копалками огороды в надежде на скудный урожай, который может и не взойти в зоне рискованного земледелия без химических удобрений и пестицидов» - примерно такие картины беспросветного будущего обычно сопровождают панические прогнозы, которые опираются на убедительные (но только на первый взгляд) расчеты, утверждающие, что через 30. в крайнем случае 50 лет нефть непременно закончится. Прогнозы публикуются уже больше ста лет. сроки проходят, но нефти по-прежнему достаточно: разведываются новые месторождения, совершенствуются методы добычи, и это нивелирует иссякание старых источников. Но стоит ли насмехаться над теми, кто призывает отойти от ископаемых углеводородов как источников энергии? Определенно не стоит. И явное подтверждение тому - поиски альтернативных источников энергии, которые давно уже перестали быть занятием исключительно чудаков-энтузиастов.

НЕФТЬ УХОДИТ В ПРОШЛОЕ

Так какие же есть резоны в том, чтобы пытаться овладеть энергией из источников, которые можно условно назвать неисчерпаемыми? («Неисчерпаемые источники», конечно, не вполне корректное определение - ведь и Солнце рано или поздно погаснет. - но допустимое.) Первое соображение скорее политическое: развитые страны не хотят зависеть от экспортеров углеводородов, которыми слишком часто выступают режимы не слишком «гуманистические» сточки зрения западного обывателя. Для апологетов идеи о том. что миром правят исключительно деньги и холодный расчет, это может показаться странным, однако старые, долго живущие в довольстве цивилизации могут себе позволить руководствоваться соображениями не сиюминутной, а отдаленной выгоды. Такое мышление в рамках, как выражаются экономисты, long distance, долговременной перспективы - это системный сдвиг, не только в отношении к ресурсам или окружающей среде. Ведь критика негативных социальных последствий нефтяной экономики - это примерно то же. что современный левый теоретик и мыслитель Славой Жижек называет «этическим антикапитализмом», то есть попытка бороться с конкретными последствиями вместо системных изменений.

Альтернативная энергетика, отказ от традиционного отношения к ресурсам - это поиск нового языка для общения с окружающей средой, а вместе с этим и нового социального языка, новых путей существования человечества на Земле. Это пока еще довольно робкий голос, заявляющий о том. что. возможно, прогресс - это не наращивание технической мощи и поиск новых ресурсов, а изменение способов использования старых и более внимательное отношение к тем возможностям, которые предоставляет окружающая среда. В этом смысле альтернатнвная энергетика может стать одним из важных системных шагов по преодолению всего комплекса проблем, охвативших современный мир.

Второе, вполне практическое соображение таково: да. нефть - один из столпов нынешней экономики, но она дороговата. И пусть не глобально, а локально, но неплохо бы пользоваться какой-нибудь ее альтернативой, если она дешева. Отсюда, к примеру, солнечные батареи и коллекторы на крышах в Израиле и Испании или ветряки в Дании. И хотя в целом по миру альтернативные источники сейчас дают чуть больше 1% энергии, нота же Дания благодаря на редкость подходящим климатическим условиям получает от ветрогенераторов почти четверть всего электричества в стране.

Третье соображение - нефть и уголь остаются «грязными» источниками энергии, в атмосферу выбрасывается множество ядовитых отходов, что пагубно сказывается на окружающей среде. О долгосрочной экологической перспективе всерьез задумываются немногие, а смрад выхлопных газов и смог над мегаполисами не любит никто. Альтернативные же источники энергии безвредны. Ветряк не дымит, солнечные батареи не отравляют грунтовые воды. И если нефть все же когда-нибудь закончится, пусть и очень нескоро, то лучше быть готовыми заранее, чтобы это событие ознаменовало избавление Земли от смога, а не предвестило конец цивилизации.

Сегодня альтернативная энергетика бурно развивается, только-только выйдя из области абстрактных идей. Но основные направления серьезного развития уже определены. Самыми перспективными путями альтернативной энергетики признаны гелиоэнергетика. ветроэнергетика и биотопливо. Меньше надежд возлагается на геотермальную. водородную и космическую энергетику - эти направления пока не слишком эффективны. Вряд ли в обозримом будущем дойдет до получения электроэнергии с орбитальных фотоэлементов. а. к примеру, приливные ГЭС крайне дороги в постройке и эксплуатации, и их работа ограничена несколькими часами в сутки, так что они могут существовать только в составе большой энергосистемы. Хотя, например, крупнейшая ПЭС в мире - французская «Ля Рано - вырабатывает впечатляющие 600 миллионов киловатт, причем стоимость ее киловатта в полтора раза ниже, чем в среднем по Франции.

СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ: ОТ КАЛЬКУЛЯТОРА ДО ДОМА

Среди перспективных направлений особенно выделяется «солнечное»электричество - в экономиках первого дивизиона инвестиции в использование солнечной энергии растут быстрее всего. В 2011 году они увеличились на 36% и составили 136 миллиардов долларов (почти столько же. сколько еше два года назад вкладывали во всю альтернативную энергетику). А технологам производства достигли такого уровня, что стоимость фотогальванических модулей за год упала почти в два раза, а объем их продаж вырос куда более чем вдвое. Лидерами в развитии технологий гелиоэнергетики являются Китай и США. причем последние инвестировали в нее в прошедшем году 56 миллиардов долларов. Все это вложения в будущее, ведь сейчас в США доля солнечной энергии составляет всего 0,15% от общего потребления. Основной упор делается на развитие больших «солнечных парков», таких как строящийся 92.5-MeraBaт HanasNingxiaYanchi Gaoshawo в Китае, которые смогут питать целые предприятия или населенные пункты. Несколько меньшее внимание уделяется распределенной солнечной генерации, то есть солнечным панелям на крышах зданий. Тут лидерство по внедрению принадлежит странам средиземноморского бассейна. Еще в 2006 году в Испании вышло распоряжение о том. что все новые и реконструируемые здания должны быть оборудованы солнечными элементами на крышах, чтобы обеспечивать потребность в энергии для нагрева воды. И хотя это решение не полностью воплощается в жизнь, успехи Испании по развитию гелиоэнергетики несомненны: поданным на 2010 год. суммарная мощность солнечных термальных электростанций в стране составила 582 мегаватта.

Гелиоэнергетика складывается из использования простых солнечных водонагревателей (баков с водой на крыше), солнечных коллекторов-кон-центраторов и фотоэлектрических элементов. Фотоэлектрические элементы - это полупроводниковые устройства, напрямую преобразующие солнечную энергию в электричество. Коллекторы занимают промежуточное положение - в них происходит нагрев солнцем теплоносителя, а затем преобразование тепловой энергии в электрическую. В качестве теплоносителя могут выступать вода, глицерин, растворы солей и расплавы металлов. Преобразование же тепла в электричество производится, например.с помощью двигателя внешнего сгорания, такого как машина Стирлинга. Принцип ее действия заключается в постоянном чередовании нагревания и охлаждения рабочего тела (газа)в за-крытом цилиндре, в результате чего разница температур преобразуется в работу.

Среди коллекторов можно найти немало интересных конструкций, например «солнечные башни» (большие коллекторы). Они были придуманы советским инженером Николаем Линицким еще в 1930-х годах. Вокруг башни-приемника строится кольцо плоских отражателей, которые направляют в башню солнечные лучи. В башне находится паровой котел и турбогенератор. Солнечная энергия превращает воду в котле в пар. который вращает турбину. Несколько солнечных башен мощностью до 100 мегаватт построены в США. а в 2007 году вблизи Севильи возведена солнечная башня высотой 115 метров, окруженная 624 зеркалами. - первая в Европе коммерческая солнечная электростанция, которая обеспечивает энергией 60 тысяч домов.

Другой тип концентраторов - параболический. Как подсолнухи, они поворачиваются вслед за солнцем, концентрируя на находящемся в фокусе двигателе Стирлинга около 90% падающих на них солнечных лучей. Из «подсолнухов» мощностью до 150 киловатт можно собирать большие электростанции, чем активно занимается фирма Stirling Solar Energy, которая планирует достичь на построенной в Калифорнии станции мощности 850 мегаватт.

Электростанции на фотоэлементах на первый взгляд прогрессивнее - в них нет фазы нагрева теплоносителя, энергия солнца напрямую преобразуется в электричество. Но он и дороже и сложнее в производстве, менее надежны и долговечны. Однакоони незаменимы в космосе, поскольку для их функционирования не нужны дополнительные расходные материалы, и неплохо себя зарекомендовали как автономный источник энергии небольшого объема.

Географическое положение России неблагоприятно для развития гелио-энергетики. Министр энергетики РФ Сергей Шматко заявлял, что не видит перспектив солнечной и ветроэнергетики. но Роснано и РАО ЕЭС придерживаются иного мнения, а вместе с ними и НПО Квант - мировой лидер в разработке солнечных батарей, используемых в космосе. В Ставропольском крае планируют построить промышленную солнечную электростанцию мощностью 12.3 мегаватта, а в Набережных Челнах поставили светофоры, работающие от солнечных батарей (в пасмурную погоду) аккумулятор подзаряжается от ветрогенератора).

ВЕТЕР КРУТИТ ДИНАМО

Ветроэнергетика — второе по масштабности после солнечного направление альтернативной энергетики. Наследники ветряных мельниц, ветроэлектрические установки (ВЭУ) используются довольно давно, а такие страны, как Дания, Норвегия. Ирландия, Испания. Португалия, получают с помощью ВЭУ более 10% потребляемой электроэнергии. Общая мощность ветрогенераторов в мире - свыше 200 гигаватт. Развитию отрасли способствует то. что если когда-то ватт энергии, полученной от ветряка, был значительно дороже «традиционного», то сейчас из-за подорожания ископаемых углеводородов и совершенствования ВЭУ цена практически сравнялась. Устройство ВЭУ несложно, однако их компоненты стоят довольно дорого и требуют тщательного производства и аккуратной установки. При эксплуатации ветряков за их состоянием надо внимательно следить, чтобы не возник пожар из-за возгорания смазки. не обледенели лопасти и т. д. Все это затрудняет использование ВЭУ в слаборазвитых странах. Сооружать их повсеместно нет смысла, ведь они эффективны только там. где постоянно дует ветер. Но и в таких местах нет гарантии, что вдруг не установится многодневный штиль, поэтому делать ветряки единственным источником энергии нельзя. Зато при удачном совпадении всех географических, экономических и социальных факторов ВЭУ будут вырабатывать энергию без каких-либо расходов, исключая эксплуатационные. ВЭУ могут обладать мощностью до 5 мегаватт, как изделие немецкой фирмы REpower Systems AG -ветряк 180-метрового роста с размахом лопастей 126 метров. Обычная же мощность -1-2 мегаватта.

Как устроены ВЭУ? Общая схема работы выглядит так: ветер раскручивает ротор, который связан с генератором, выработанное электричество подается через контроллер на аккумуляторы.а инвертор преобразует ток в пригодный для использования. На крупных промышленных ветряках есть еще и дополнительные системы, меняющие угол атаки лопастей, помогающие гондоле и ротору ориентироваться относительно ветра, тормозящие вращение и т. д. Наиболее распространены ветро-генераторы с горизонтальной осью вращения, но активно развиваются и ВЭУ с вертикальной осью, и как правило, лопастей у них много, а не три как у классических, чтобы эффективнее «ловить ветер». Существует множество необычных разработок. в частности ВЭУ надувные, бамбуковые, с тканевыми парусами вместо жестких лопастей. Ветряные электростанции можно сооружать да же в море - к примеру. Норвегия планирует в ближайшее время строить их из плавающих ветряков.

Россия пока в числе отстающих, хотя еще в 20-х годах XX века ЦАГИ подготовил проекты ВЭУ, которые можно было собирать прямо в крестьянских хозяйствах из доступных материалов. Крупнейшая на данный момент (5,1 мегаватта) российская ветряная электростанция расположена в Калининградской области.

Источником энергии может быть все что угодно, но не стоит забывать и о том что альтернативная энергетика ищет не только новые энергетические ресурсы, но и способы экономии. И не только на уровне «уходя, гасите свет», но и на уровне новых схем и устройств, потребляющих меньше энергии при том же полезном выходе - от светодиодов вместо ламп накаливания до разработки экономичных двигателей для авиа- авто- и железнодорожной техники. А еще важны не только меры по сохранению энергии и обретению все новых источников, но и формирование нового отношения к потреблению и переработке - новая философия ресурсов.