Нефть XXI. Мифы и реальность альтернативной энергетики - [30]

Теперь вспомним, что установленная мощность всех источников энергии на Земле уже превысила 3,65 ТВт = 3,65 10¹² Вт. Если эти источники заменить на расположенные в пустынях солнечные электростанции типа Ivanpah, то их сооружение обойдется мировой энергетике в 66 трлн долл., что превышает ВВП всей мировой экономики. Но есть еще более серьезное чисто физическое ограничение. 1 % от площади пустынь – это 200 тыс. км², треть территории Франции. И всю эту громадную территорию необходимо будет покрыть сложными инженерными сооружениями. У мировой экономики нет не только производственных мощностей для изготовления такого объема сложного инженерного оборудования, но даже сырья для производства соответствующего количества конструкционных материалов. Мы уже не говорим о перспективах удвоения потребления энергии до конца столетия.

Приведенные выше аргументы, демонстрируя несостоятельность претензий солнечной энергетики на глобальную роль в мировом энергобалансе, никоим образом не перечеркивают ее роль в качестве важного локального источника энергоснабжения. В таблице XII приведены характерные величины потоков солнечного излучения для полюсов и экватора Земли.

Даже на большей части территории РФ, кроме побережья Северного Ледовитого океана, пиковое значение солнечного излучения составляет около 900 Вт/м², или около 1 кВтч в час через стандартное окно на солнечной стороне дома в солнечный день, что позволяет реально использовать эту энергию, по крайней мере, в коммунальном хозяйстве.

Таблица XII. Характерные потоки солнечного излучения для различных зон Земли

Что касается экологической чистоты солнечной энергетики, то тут тоже далеко не все так просто и однозначно. Конечно, в местах расположения солнечных панелей при выработке электроэнергии не производится никаких вредных отходов. Но само производство основы солнечных элементов – кремния – достаточно вредное производство. И парадокс солнечной энергетики в том, что чистая энергия требует грязного производства оборудования. Кроме того, после окончания срока службы солнечных панелей, содержащих вредные компоненты, например, кадмий, их утилизация также связана с экологическими проблемами.

Что касается солнечных станций термического типа, то здесь проблемы связаны с большими площадями затененных земель. Это приводит к сильным изменениям почвенных условий, растительности и т. д. Нежелательное экологическое действие в районе расположения станции вызывает нагрев воздуха при прохождении через него солнечного излучения, сконцентрированного зеркальными отражателями. При этом изменяются тепловой баланс, влажность, направление ветров; в некоторых случаях возможны перегрев и возгорание систем, использующих концентраторы, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Неизбежные во время длительной эксплуатации утечки низкокипящих жидкостей в солнечных энергетических системах могут привести к загрязнению питьевой воды. Особую опасность представляют жидкости, содержащие хроматы и нитриты, являющиеся высокотоксичными веществами.

В качестве потенциального направления развития солнечной энергетики, позволяющего обойти сложности и ограничения наземных станций, часто рассматривают идею создания орбитальных солнечных станций с развертыванием солнечных панелей в космосе. Пока перспектива реализации таких проектов промышленного масштаба, видимо, еще более отдаленная, чем термоядерной энергетики. Среди главных проблем – передача энергии от космической электростанции на Землю.

4.5.2. Ветроэнергетика – низкая мощность и нестабильность

Главные проблемы ветровой энергетики – это непостоянство вырабатываемой энергии и высокая стоимость ветрогенераторов. Несмотря на снижение затрат на строительство ветрогенераторов в море в 2010-х годах, офшорная ветроэнергетика остается одним из наиболее дорогих источников электричества. Стоимость производства электроэнергии на офшорных ветроэлектростанциях колеблется от 200 до 125 долл./МВтч. Однако крупные компании-производители оборудования надеются снизить к 2020 году стоимость оффшорной электроэнергии до уровня ниже 120 долл./МВтч.

Другой проблемой остается низкая единичная мощность ветрогенераторов. Для обеспечения установленной мощности в 1000 МВт, соответствующей типовой тепловой ТЭЦ, необходимо 660 больших ветряков, занимающих площадь в 375 квадратных миль. Как отмечают специалисты, если даже довести ветряки до размера небоскребов, для полного обеспечения потребностей Нью-Йорка будет достаточно «всего» 13 тыс. таких гигантов. Но номинальная мощность ветряной электростанции – это максимальный показатель ее генерации, достижимый в том случае, если сильный ветер вращает лопасти постоянно. А поскольку у природы бывает и безветренная погода, фактическая мощность составляет не более 26 % от проектной. Таким образом, вышеназванные цифры следует умножить на четыре.

Сооружение ветроэлектростанций окупается в среднем лишь лет через 10 после введения их в эксплуатацию. Причем экономически оно оправдано при среднегодовой скорости ветра свыше 5 м/с. На большей части территории России таких ветров нет. Поэтому развивать ветроэнергетику целесообразно в основном на Крайнем Севере, побережьях и островах северных и восточных морей.