Солнечная и ветряная энергия

Солнечная и ветряная энергия

Под солнечной энергией мы обычно подразумеваем либо пассивные использующие солнечную энергию строительные технологии, которые позволяют зданиям накапливать солнечное тепло, либо активное превращение солнечной радиации в электричество при помощи фотоэлементов. В более глубоком смысле понятие «солнечный» можно также отнести и к природному топливу, потому что оно представляет собой солнечную энергию, накопленную за многие миллионы лет в углеводородных соединениях, а также к топливной древесине и коровьему навозу. Но я хотел бы поговорить о первых двух категориях.

Пассивная солнечная энергия мощная. Дом, который вы строите, становится жилым и комфортным. Ключевая особенность «домодернистской» архитектуры заключалась в использовании солнечного света для отопления и освещения зданий. Такие традиционные технологии развивались медленно на протяжении многих веков. А в наше время нефти и газа было так много, что архитекторы увлеклись вопросами стиля, забыв о традиционном подходе, основанном на использовании пассивной солнечной энергии. XX век стал эрой стеклянных стен в офисных зданиях, имитации окон, титановых фасадов и других модных штучек для «украшения» зданий, целью которых являлось заявить о гениальности их создателей. Такого рода снисходительное, самовлюбленное поведение было возможно лишь во времена дешевой энергии, когда мода, роскошь и популярность стояли на первом плане. Но, увы, все меняется.

Нужно заметить, что основная масса людей все же предпочитала традиционный вид зданий. Но подвох в том, что дома выглядели традиционно только внешне. В других аспектах они были чрезвычайно экспериментальными, особенно в плане строительных материалов. Такие материалы, как пенопластовые плиты, создали проблемы конденсата и гниения. Строители не учитывали региональные особенности.

Активная солнечная энергия — производство энергии на основе энергии Солнца — это другой вопрос. Существует проверенная технология. Она работает, хотя не так хорошо, как технологии, основанные на природном топливе. Я не уверен, что производство энергии от энергии Солнца может существовать без нефти и газа. Мы знаем, как сделать батареи с фотогальваническим элементом из силикона, пластика и металла, и также знаем, как изготовить свинцовые и пластиковые аккумуляторы, а еще мы знаем, как создать зарядные устройства, инверторы и другие приборы для накопления и передачи электроэнергии. Но сможем ли мы создавать подобные вещи в будущем без нефти, газа и угля? Наверное, нет. Для производства батарей многократного цикла глубокого заряда-разряда и солнечных панелей требуется много энергии и, соответственно, большое количество баррелей нефти. Кроме этого, чтобы запустить массовое производство всех компонентов со стандартными техническими характеристиками, необходимо задействовать целую группу отраслей промышленности — от металлургии до изготовления пластмасс. Я не уверен, что активная солнечная энергия нам поможет во время Глобальной Катастрофы, она лишь на какое-то время заменит природное топливо.

Кроме того, с бытовой, практической точки зрения, чрезвычайно много времени уходит на обслуживание батарей, которые приходится периодически менять. Даже при самом высоком качестве обслуживания аккумуляторный блок необходимо менять каждые десять лет, а это стоит тысячи долларов. Срок службы самих солнечных панелей немного дольше, но даже они подвержены негативному воздействию ультрафиолета, воды и льда. Таким образом, в определенных районах, где мало солнца, использование подобной системы бессмысленно даже в том случае, когда нет другого выбора.

Возможно, будут изобретены более совершенные батареи и более эффективно работающие солнечные элементы. Однако за последние годы, несмотря на постоянные исследования в данной области, не удалось совершить кардинального прорыва.

Распространено ошибочное мнение, что такие альтернативные источники энергии, как солнце, ветер и им подобные, смогут заменить систему, основанную на природном топливе. Сама по себе энергосистема, работающая на солнечном свете, не загрязняет атмосферу, но определенно атмосфера загрязняется при производстве компонентов. Производство батарей, панелей, электронной аппаратуры, проводов и пластмассы немыслимо без добычи полезных ископаемых и работы заводов, функционирующих на природном топливе.

Что же нас ждет, когда не станет природного топлива? Совершенно неясно, например, можно ли будет использовать атомную энергию для производства солнечных компонентов. Ведь до настоящего времени атомная энергия использовалась исключительно для получения электричества, а не для масштабного промышленного производства. Будет ли это возможным?

Что касается ветряной энергии, то, с одной стороны, она может то, чего не может солнечная энергия. Энергия ветра, поглощаемая ветряными турбинами, в отличие от солнечной энергии, накапливается иначе, особенно тогда, когда «ветряная ферма» (несколько ветровых энергоустановок — ветряков) производит намного больше энергии, чем необходимо. Можно закачивать воду в водохранилище, чтобы приводить в действие гидротурбины в автономном режиме. Но это зависит от благоприятных топографических условий. Кроме того, в процессе преобразования можно потерять значительное количество энергии. Идея в том, что сжатый воздух или газы подаются в соляные отложения или водоносные породы, из которых энергию можно забрать, чтобы приводить в действие электрические генераторы. Найти подходящее место для подземного хранения сжатого воздуха — это уже другой вопрос. А для достижения эффективности сжатый воздух необходимо использовать в сочетании с природным газом. Турбины, работающие на природном газе и сжатом воздухе, в три раза эффективнее, чем турбины, работающие только на газе. Существует вероятность того, что энергию ветра можно использовать для получения синтетического метана путем преобразования углекислого газа с помощью катализатора при соответствующей температуре и давлении. Но с другой стороны, опять же возникают вопросы экономичности и универсальности.

Вопрос о рациональности использования энергии ветра, так же как и энергии солнца, возвращает нас к уже известной проблеме: смогут ли эти источники энергии работать без поддержки нефти, угля и газа? Конечно, можно вырабатывать электричество, используя ветряные турбины. Да, европейцы много вложили в «ветряные фермы». Дания в 2003 году получала от ветровых энергоустановок 18 % всей электроэнергии. Ветряные установки Германии производили более 10 000 МВт электричества, Испании — более 3000 МВт. Существование ветряных ферм стало возможным потому, что мир находится на историческом пике нефтяного производства. Благодаря природному топливу стало возможным получение специальных легированных металлов, необходимых для изготовления турбин, а также строительство заводов для их массового производства и изготовления запасных деталей — ветряные турбины довольно хрупкие и часто ломаются. Что произойдет, когда мы лишимся огромной технологической поддержки нефтяной экономики?

Развитым промышленным странам необходимо создать инфраструктуру альтернативной энергии задолго до того, как основной источник нынешнего процветания исчезнет. Стоит уже сегодня задуматься о завтрашнем дне.

Что произойдет, когда люди всего мира столкнутся в борьбе за оставшиеся запасы нефти? Нарушится относительный международный порядок, который позволяет мировой экономике планомерно работать, — порядок, к которому мы привыкли. Возникнет взаимное недоверие, скорее всего, разразятся международные военные конфликты.

Я хочу подчеркнуть, что представление большинства людей об «альтернативной» энергии, основанной на передовых технологиях, довольно туманно. Многие полагают, что тактика использования оставшихся резервов для подготовки к постнефтяному будущему состоит в том, чтобы оттянуть время, пока «они» — ученые — зануды — новаторы — гении не предложат новый и более совершенный источник энергии. А вдруг такое чудо произойдет? В истории случались и более невероятные вещи. Но идея ожидания технологического чуда всего лишь своеобразная вариация культа карго. С точки зрения групповой психологии такая идея ставит человеческую расу в затруднительное положение, заставляя сдать последний экзамен с первого раза.

Когда исчезновение природного топлива лишит нас некоторых технологических достижений, это, возможно, повлечет за собой потерю технологических знаний. Римляне достигли чрезвычайно высокого уровня мастерства в технике железобетонного строительства. После того как империя пала, знания были утрачены. Величественные соборы средневековой Европы во всем своем великолепии представляют собой более примитивные строительные технологии — всего лишь соединение камней известковым раствором, — чем такие сооружения, как Пантеон, построенный на тысячу лет раньше. Тогда от основания до вершины свода применялись более тонкие кладки и более легкие смеси бетона. Такой уровень строительных технологий был достигнут вновь только в начале XX века. Проекты римской архитектуры не смогли бы воплотиться в жизнь без комплексной социально-экономической основы римского государства. Если разрушится современная социально-экономическая основа, сколько времени пройдет, прежде чем наши знания уйдут в небытие? Через 200 лет кто-нибудь будет знать, как построить или хотя бы починить обыкновенный двигатель? Уже не говоря о ветряной турбине.

Сегодня мы владеем достаточными знаниями для того, чтобы понять, насколько неприемлемый образ жизни ведем, и хотя бы попытаться подготовиться к непредсказуемым поворотам судьбы. Существующие знания, основанные на законах физики и химии, настолько обширны, что, вероятно, задержатся на какое-то время в будущем, и нам будет легче справляться с трудностями, чем людям XVIII века, обладавшим не такими большими познаниями. Я не предлагаю вернуться к допромышленному образу жизни. Современная жизнь сама по себе уже привела к огромной потере знаний об экологически безопасном существовании, которое мы вели на протяжении тысячи лет.

Существуют другие способы использования энергии солнца и ветра. И они не основываются на таких высокотехнологических устройствах, как солнечные панели и турбины. Например, трудовая лошадь — это сельскохозяйственное «орудие труда», подпитываемое солнцем, способное к самовоспроизводству, говоря техническим языком, оно самозаменяемое. И оно подразумевает совершенно другую систему ведения сельского хозяйства. Садоводство — вид деятельности с использованием энергии солнца. В наши дни садоводство превратилось в некое наружное украшение и не более того. Во время же Глобальной Катастрофы нам придется выращивать себе пропитание.

Природное топливо позволило людям создать чрезвычайно сложные широкомасштабные системы. Альтернативные источники энергии не совместимы с подобными системами. Они не смогут заменить в них нефть и газ. Многие, возможно, думают, что все, что нам нужно сделать, это просто переключиться на другие ресурсы. Вместо нефте- или газогенерирующих установок мы будем использовать ветряные фермы или массивные солнечные панели. Но такого не будет. Желание оставаться частью все той же широкомасштабной системы, работающей теперь на альтернативном топливе, всего лишь останется желанием, которое никогда не осуществится.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.