Испокон веку люди истребляли друг друга ради лишнего килограмма золота или литра нефти, прикрывая это чем угодно: миссионерством, борьбой с неверными, идеями расового превосходства или демократии. Но что случится, когда на Земле не останется ни одной газовой скважины или угольной шахты? Возможно, к тому времени технический прогресс шагнет  так далеко, что мы сможем оставить родную нам планету и продолжить борьбу за ресурсы уже за пределами Солнечной системы не только между собой, но и, возможно, с инопланетянами… Или же человечество пойдет совершенно иным путем и сделает ставку на так называемые возобновляемые источники энергии.

Сегодня многие государства тратят огромные средства на развитие энергетики. И, надо заметить, тратят не впустую. Одна только Бразилия перекрывает 18% потребностей страны в автомобильном топливе за счет этанола, получаемого из сахарного тростника. Не говоря уж о таких странах, как Германия, Италия и США, где уже давно широко применяются ветряные и солнечные электростанции. Не отстает и Азия. Самая большая на Индокитайском полуострове река Меконг буквально пестрит возведенными на ней гидроэлектростанциями. Хотя, по мнению многих экологов, это наносит непоправимый вред окружающей среде…

Возобновляемая энергия сегодня — это огромная отрасль, уже давно вышедшая за рамки обычных обывательских представлений о солнечных батареях в калькуляторах и ветряных мельницах. Доцент кафедры атомной энергетики и возобновляемых источников энергии Уральского федерального университета Александр Попов помог нам разобраться в современных тенденциях и перспективах ее использования не только в мире, но и на Урале.

— Александр Ильич, помимо таких уже привычных обществу источников получения возобновляемой энергии, как ветряные мельницы и солнечные батареи, чем еще занимается современная наука?

— Если подробно характеризовать все возобновляемые и нетрадиционные источники энергии, то это займет у нас с вами много времени. Назову только некоторые направления. По возобновляемой — это ветро-, гидро-, солнечная энергетика, биоэнергетика, приливная энергетика, использование энергии волн и т.д. К нетрадиционным источникам относят топливные элементы, тепловые насосы, термоэлектрические и термоэмиссионные источники, радиоизотопные источники, водородная энергетика, газогидраты и т.д. Некоторые из этих источников могут быть использованы в быту, а другие работают в космосе.

— Почему в сравнении с Германией, где возобновляемая энергия уже давно вошла в быт рядовых потребителей, например, в виде солнечных батарей на крышах домов и биотоплива для автомобилей, в России ее использование не так велико?

— На это есть несколько причин. Страны Запада не имеют собственных значительных запасов природного газа и нефти, поэтому электроэнергия, вырабатываемая на привозном сырье, не может быть дешевой. Чтобы снизить потребление электричества из сетей, в Германии и других странах установлены значительные финансовые льготы для населения, приобретающего индивидуально или коллективно солнечные батареи, стационарные электростанции и биогазовые установки. Ряд фирм на Западе массово производят относительно дешевые ветроэнергетические установки и так называемые кремниевые солнечные панели. Естественно, цена этих изделий на нашей территории значительно выше. Кроме того, в западных странах законодательно решен вопрос взаимного обмена электрической энергией между владельцами малой генерации и владельцами магистральных сетей через обратные счетчики и специальные устройства, синхронизирующие частоты и фазы от разных источников энергии. Это означает, что избыточную в данный момент электроэнергию частник может продать в сети и окупить частично затраты на приобретение солнечной станции или ветроустановки.

Что касается биоэнергетических установок, необходимо отметить следующее. Для ускорения анаэробного сбраживания биомассы следует поддерживать в метантенке (резервуаре для метана. — Ред.) повышенную температуру. Например, для термофильного режима порядка +50°С. В весенне-зимний период на поддержание режима подогрева метантенок будет затрачиваться большая часть вырабатываемого биогаза. Поэтому в более теплых странах, особенно в Индии и Китае, эти технологии получили значительное распространение. 

— А если говорить об отечественных разработках. Есть ли они и где находят применение?

— В России около десятка предприятий выпускают малыми партиями ветроустановки от сотен ватт до 50кВт и солнечные панели на 40—60 ватт, из которых можно собрать электрическую станцию любой мощности. Однако если в вашей местности среднегодовая скорость ветра меньше 5 метров в секунду, то ветроустановка будет работать неэффективно и себя не окупит. Понятно, что ночью и при сплошной облачности солнечные панели также не работают или не выдают необходимую мощность. Для постоянного пользования электроэнергией в этих условиях необходимы аккумуляторы и инверторы, если есть задача иметь на выходе 220 вольт.

— Сейчас многие страны вкладывают средства в развитие источников возобновляемой энергии. Не рискует ли Россия, сосредоточившись на нефти и газе, отстать в технологическом плане на этом направлении?

— Надо четко понимать, что любой вид возобновляемой энергии не может быть дешевле на территории, на которой есть централизованные сети электроэнергии, получаемой от гидро-, атомных или тепловых электростанций. Сегодняшнее место возобновляемой энергии — это отдаленные объекты, лишенные газовых, тепловых и электрических сетей, объекты, требующие завоза дизельного топлива, каменного угля и т.д.

Что касается истощения запасов нефти и газа, то здесь существуют разные теории происхождения и пополнения запасов в земной коре. Кроме того, в России, например, большие запасы сланцевого газа, разработкой которого пока не занимались. На дне Ледовитого и Тихого океанов у побережья России колоссальные запасы газогидратов. Газогидраты — это метан в льдообразном состоянии, находящийся под большим давлением и при низкой температуре воды на глубине. Технологии его добычи пока нет, так как при незащищенном подъеме на поверхность газогидраты взрываются уже в верхних слоях воды. Но это вопрос времени.

Не надо забывать также, что Россия в целом и Свердловская область в частности богаты лесами, торфом, биомассой на полях и лугах, из которых можно получать синтез-газ, биодизельное топливо, спирты и т.д. Причем эти технологии имеются и неплохо отработаны. Но они пока не могут конкурировать с нефтью и газом, добываемыми из скважин.

— Каковы перспективы применения возобновляемой энергии на Урале? Что можно внедрить в больших городах, а что в провинции?

— Ветроустановки могут работать на восточном склоне Уральских гор в Свердловской области, в северных районах Урала и везде, где есть ветровые зоны. Солнечные установки на небольшие мощности в комплекте с аккумуляторами могут применяться в индивидуальных хозяйствах при использовании экономных светодиодных ламп, телевизоров и т.д., а также для зарядки мобильных телефонов и других гаджетов.

Для Свердловской области, да и в целом для России, перспективным направлением возобновляемой энергии может стать использование гидравлической энергии малых рек и водоемов, в том числе путем использования индивидуальных бесплотинных микро-мини ГЭС. Это актуально для фермерских хозяйств, получивших землю далеко «от розетки», поскольку прокладка даже сельских линий электропередачи с напряжением 220/380 вольт — дело довольно дорогостоящее.

В городах с большой эффективностью могут, например, использоваться тепловые насосы, собирающие через теплообменник с больших площадей воды или земли низкопотенциальную тепловую энергию и превращающие ее с помощью незначительных затрат электроэнергии в высокопотенциальную тепловую энергию. В частности, тепловые сбросы южных очистных сооружений, сбрасывающих в реку Исеть условно очищенные воды, более 400 тысяч кубометров в сутки с температурой около 12°С, даже в зимние месяцы, имеют резервы тепловой мощности более 90 мегаватт.