Текст книги "Как избежать климатических катастроф?: План Б 4.0: спасение цивилизации"

Автор книги: Лестер Р. Браун

сообщить о нарушении

Текущая страница: 15 (всего у книги 37 страниц) [доступный отрывок для чтения: 16 страниц]

ГИДРОЭНЕРГЕТИКА: РЕКИ, ПРИЛИВЫ И ВОЛНЫ

Традиционно с понятием «гидроэнергетика» связан образ плотины, обуздывающей энергию речных стоков. Однако современная гидроэнергетика способна обуздать и энергию приливов и волн, а также получать электроэнергию на малых турбинах, устанавливаемых на реках и в зонах приливов без сооружения плотин⁹⁹.

За счет использования гидроэнергии, возникающей за счет сброса воды с высоких плотин, получают примерно 16% мирового производства электроэнергии. Некоторые страны (например Бразилия и Демократическая Республика Конго) получают львиную долю электричества за счет гидроэнергии рек. Строительство крупных плотин получило огромное распространение в третьей четверти ХХ в., но затем этот процесс замедлился, так как количество точек, удобных для строительства таких сооружений, сократилось, а затраты, связанные с переселением людей, экологическим ущербом и затоплением земель, стали более заметны¹⁰⁰.

Но маломасштабные проекты, которые не столь разрушительны для окружающей среды, по-прежнему популярны. В 2006 г. в сельских районах Китая были построены небольшие плотины, совокупная генерирующая мощность которых составила 6 000 мегаватт. Для многих сельских общин такие плотины ныне – единственный источник электричества. Китай – признанный лидер в строительстве таких плотин, но возводят их и во многих других странах. Новая экономика все больше благоприятствует возобновляемым источникам энергии, а не ископаемым видам топлива. Растет интерес к турбинам, установка которых не требует сооружения плотин. Такие турбины оказывают меньшее воздействие на окружающую среду¹⁰¹.

Большой потенциальной силой обладает и энергия приливов (в сущности, сила лунного притяжения). Например, залив Фанди в Канаде имеет потенциальную мощность генерации свыше 4000 мегаватт. В других странах рассматривают проекты строительства приливных гидроэлектростанций мощностью от 7000 до 15 000 мегаватт¹⁰².

Первая крупная приливная электростанция – плотина Ла Ранс. Максимальная мощность этой станции составляет 240 мегаватт. Станция была построена 40 лет назад во Франции и работает по сей день. В последние несколько лет к энергии приливов проявляют активный интерес все новые и новые страны. На западном побережье Южной Кореи, например, строится приливная электростанция мощностью 254 мегаватта. Завершение строительства намечено на 2009 г. Эта электростанция даст достаточно энергии для обеспечения полумиллиона человек, проживающих в районе г. Ансан. На другой площадке, в 30 милях к северу, близ Инчхона планируется построить приливную электростанцию мощностью 812 мегаватт. В марте 2008 г. компания Lunar Energy of the United Kingdom заключила соглашение с компанией Korea Midland Power о строительстве у берегов Южной Кореи турбинного поля, на котором будет вырабатываться 300 мегаватт электроэнергии. Китай планирует строительство приливной электростанции мощностью 300 мегаватт в устье р. Ялу вблизи от Северной Кореи. Далеко на юге, в Новой Зеландии, планируют построить приливную электростанцию мощностью 200 мегаватт в бухте Кайпара на северо-западном побережье страны¹⁰³.

Проекты строительства крупных приливных электростанций в настоящее время рассматривают несколько стран, в том числе Индия, Россия и Великобритания. В Индии планируют построить на северо-восточном побережье страны плотину, перегораживающую залив Хамбхат на северо-западном побережье. Проектная генерирующая мощность этого сооружения – 7000 мегаватт. В Великобритании несколько политических лидеров выступают за строительство в эстуарии р. Северн на юго-восточном побережье страны приливной электростанции мощностью 8600 мегаватт, что равно 11% существующих в Великобритании мощностей по генерированию электричества. Русские проектировщики говорят о строительстве на Белом море, в северо-западной части России, поблизости от Финляндии, приливной электростанции мощностью 15 000 мегаватт. Вероятно, часть вырабатываемой этой станцией энергии будут экспортировать в Европу. Обсуждается строительство на Дальнем Востоке приливной электростанции в Тугурском заливе. Эта электростанция будет давать местной энергетике 8000 мегаватт¹⁰⁴.

В США внимание проектировщиков сосредоточено на небольших приливных электростанциях. С 2007 г. Федеральная комиссия по регулированию энергетики выдала более 30 предварительных разрешений на строительство таких электростанций, в том числе на осуществление проектов в проливе Паджет, в заливе Сан-Франциско, на Ист-Ривер в Нью-Йорке. Проект в Сан-Франциско, осуществляемый Oceana Energy Company, предусматривает создание по меньшей мере 20 мегаватт генерирующих мощностей¹⁰⁵.

Освоение энергии волн на несколько лет отстает от освоения энергии приливов, но в настоящее время все активнее привлекает внимание и инженеров, и инвесторов. В США действующая в северной Калифорнии энергетическая компания PG&E представила план строительства у северного побережья Калифорнии работающей на энергии волн электростанции мощностью 40 мегаватт. Организация Green Wave Energy Solutions выдала предварительные разрешения на осуществление двух проектов строительства у берегов Калифорнии работающих на энергии волн электростанций мощностью до 100 мегаватт каждая. А Сан-Франциско стремится получить разрешение на постройку близ своих берегов работающей на энергии волн электростанции мощностью 10–30 мегаватт¹⁰⁶.

Первая такая электростанция мощностью 2 мегаватта, построенная британской компанией Pelamis Wave Power, действует у берегов Португалии. Осуществление второй фазы этого проекта увеличит мощность электростанции до 22 мегаватт. Шотландские компании Aquamarine Power и Airtricity объединяют силы для строительства работающей на энергии волн и приливов электростанции мощностью 1000 мегаватт у берегов Ирландии и Великобритании. Ирландия выдвигает более трудновыполнимую задачу в деле развития электростанций, работающих на энергии волн, планируя к 2020 г. получить 500 мегаватт мощностей волновых электростанций. Этих мощностей хватит для обеспечения 7% потребностей страны в электроэнергии. В целом использование энергии волн может принести миру ошеломляющие 10 000 гигаватт электроэнергии, более чем удвоив все нынешнее мировое производство электроэнергии, составляющее 4000 гигаватт¹⁰⁷.

Согласно нашим прогнозам, 945 гигаватт (945 000 мегаватт) электроэнергии, генерируемой в 2008 г. в мире с помощью гидроэнергии, к 2020 г. увеличатся до 13 500 гигаватт. По прогнозам китайских властей, Китай увеличит производство электричества с помощью гидроэнергии на 270 гигаватт, преимущественно за счет строительства крупных плотин на юго-западе страны. Остальные 135 гигаватт, предусматриваемые нашим прогнозом увеличения производства электричества с помощью электроэнергии, будут обеспечены за счет строительства крупных плотин в различных странах, в частности, в Бразилии и Турции, введения в эксплуатацию малых гидроэлектростанций, быстрого увеличения числа приливных гидроэлектростанций и многочисленных электростанций, работающих на энергии волн¹⁰⁸.

В США, где не проявляют особого интереса к строительству новых плотин, наблюдается возрождение интереса к установке генерирующих мощностей на плотинах, построенных для других целей, и наращиванию мощностей на уже существующих гидроэлектростанциях. Если интерес к энергетике, основанной на энергии приливов и волн, будет по-прежнему расти, к 2020 г. дополнительные мощности, полученные за счет использования гидроэнергии, энергии приливов и волн, запросто могут превысить те 400 гигаватт, которые необходимы для достижения целей, которые предусматривает План Б¹⁰⁹.

ЭНЕРГЕТИКА МИРОВОЙ ЭКОНОМИКИ В 2020 г.

Как уже отмечалось в этой главе, переход от угля, нефти и газа к энергии ветра, солнечной энергии и геотермальной энергии уже идет полным ходом. В старой экономике энергию получают за счет сжигания чего-то – нефти, угля или природного газа, что приводит к выбросам углерода. Новая энергетическая экономика обуздывает энергию ветра, энергию, которую дает Солнце, и тепло, исходящее из земных глубин. Новую экономику будет по большей части двигать электричество. Помимо использования электричества для освещения и питания бытовых приборов, в новой экономике электричество будут широко использовать на транспорте и для обогрева и охлаждения зданий. Разрушающее климат ископаемое топливо постепенно исчезнет по мере того, как страны станут переходить на чистые виды энергии, стабилизирующие климат, – на неистощимые источники энергии.

Отказ от ископаемых видов топлива начинается с сектора производства электричества. В этом секторе к 2020 г. будет построено 5300 гигаватт мощностей, работающих на новых, возобновляемых источниках энергии. Более половины этих мощностей будет работать на энергии ветра. Этих мощностей будет достаточно для того, чтобы полностью отказаться от угля, нефти и 70% природного газа, которые ныне сжигают для производства электричества. Кроме того, к 2020 г. добавится примерно 1500 гигаватт мощностей, работающих на тепловой энергии. Две трети этой энергии будут получены за счет монтируемых на крышах солнечных водонагревателей и обогревателей помещений, что приведет к резкому снижению использования нефти и газа для обогрева помещений и нагревания воды (табл. 5–1)¹¹⁰.

Глядя на масштабные сдвиги, которые должны произойти для того, чтобы достичь энергетической экономики, предусматриваемой Планом Б, следует подчеркнуть, что производство электричества за счет сжигания ископаемого топлива должно сократиться за указанный период на 90%. Это сокращение более чем нейтрализуется пятикратным увеличением производства электроэнергии за счет возобновляемых источников. В транспортном секторе использование энергии, получаемой за счет сожжения ископаемого топлива, сократится на 70%. Это сокращение будет достигнуто за счет перехода на электромобили и автомашины с высокоэффективными гибридными двигателями, работающими почти исключительно на электричестве, которое полностью получено из возобновляемых источников. Также сокращение будет достигнуто за счет перехода железных дорог к электрической тяге, которая эффективнее дизельной тяги. Многие здания будут потреблять только электричество, т.е. будут отапливаться, охлаждаться и освещаться исключительно за счет электричества, генерируемого благодаря возобновляемым источникам, без сожжения углерода.

Таблица 5–1

Мировой потенциал возобновляемых источников энергии в 2008 г. и цели Плана Б на 2020 г.

Источник: см. примечание 110.

На уровне стран и регионов энергетика будет определяться уникальным сочетанием местных возобновляемых ресурсов энергии. Вероятно, некоторые страны (такие, как США, Турция и Китай) будут полагаться на широкий спектр возобновляемых источников энергии – энергию ветра, Солнца и геотермальную энергию, но скорее всего, главным источником энергии в этих странах станет ветер, улавливаемый как на суше, так и в море.

В июне 2009 г. Сяо Дзинью, директор китайского Национального центра климата, заявил, что Китай обладает потенциалом производства 1200 гигаватт электроэнергии с помощью ветра. Сравните этот потенциал с ныне существующими электрогенерирующими мощностями, равными 790 гигаваттам. Сяо отметил, что приведенная им новая оценка «гарантирует удовлетворение всех потребностей страны в электричестве только за счет ветра». Кроме того, в исследовании выявлена возможность производства еще 250 гигаватт электроэнергии за счет потенциала морских ветров. Высокопоставленный китайский чиновник ранее заявлял о том, что к 2020 г. производство электроэнергии с помощью ветра достигнет 100 мегаватт. Это означает, что генерирование электричества с помощью ветра задолго до этого времени превзойдет производство электричества на атомных станциях¹¹¹.

Другие страны, в том числе Испания, Алжир, Египет, Индия и Мексика, будут обеспечивать свои экономики электричеством за счет, главным образом, станций, использующих тепловую энергию солнечных лучей, и станций, преобразующих энергию солнечного света. Для Исландии, Индонезии, Японии и Филиппин главным источником получения электричества станет геотермальная энергия. Наконец, существует третья группа стран, включающая Норвегию, Демократическую Республику Конго и Непал. В этих странах основной упор будут делать на гидроэнергию. Разумеется, повсюду будут дополнительно использоваться такие технологии, как устанавливаемые на крышах нагреватели воды, работающие на солнечной энергии.

При осуществлении задач, которые ставит План Б в области энергетики на 2020 г., США будут получать 44% электроэнергии за счет энергии ветра. Станции, работающие на геотермальной энергии, обеспечат еще 11% электроэнергии. Фотоэлектрические батареи, большая часть которых будет смонтирована на крышах, будут давать 8% электричества, а станции, преобразующие тепловую энергию солнечных лучей, – 5%. Примерно 7% электроэнергии дадут гидроэлектростанции. Остающиеся 25% дадут, перечисляю в порядке убывания, атомные электростанции, биомасса и природный газ (мощности см. в табл. 5–2)¹¹².

По мере развития этого перехода к другим источникам энергии до неузнаваемости преобразится и система транспортировки энергии от источника до потребителя. В старой энергетической экономике нефть доставлялась с месторождений потребителям или в порты, где ее перегружали на танкеры, через трубопроводы. Доставкой нефти из Персидского залива на рынки всех континентов занимается огромный танкерный флот.

Техас предлагает модель построения системы энергообеспечения, в которой используют возобновляемые источники энергии. Комиссия по коммунальным услугам Техаса провела обследование, показавшее, что в штате есть два района концентрации производства электроэнергии с помощью ветра. Один из этих районов находится в западном Техасе, другой – в районе штата, вклинивающемся между штатами Оклахома и Нью-Мексико. Комиссия построила скоординированную сеть высоковольтных передач, связавшую эти районы с центрами потребления электроэнергии, такими как Даллас-Форт-Уэрт и Сан-Антонио. Вложив 5 млрд долларов в строительство линий передач длиной 2900 миль, власти штата создали условия, позволяющие использовать 18 500 мегаватт мощностей, генерирующих электроэнергию с помощью ветра, только в двух указанных районах. Этой энергии достаточно для обеспечения половины населения штата, насчитывающего 24 млн человек¹¹³.

Крупные частные и муниципальные инвесторы уже предлагают построить эффективные высоковольтные линии передач постоянного тока, связывающие районы, богатые энергией ветра, с центрами потребления. Например, компания TransCanada предлагает построить две линии высоковольтных передач – линию «Зефир», которая свяжет богатый энергией ветра штат Вайоминг с рынком Калифорнии, и линию «Чинук», которая свяжет богатый энергией ветра штат Монтана с той же Калифорнией. Эти линии, обе длиной примерно в 1000 миль, разработаны для передачи примерно 3000 мегаватт электроэнергии, произведенной с помощью ветра¹¹⁴.

На Северо-западной равнине и на Среднем Западе компания ITC Holdings Corporation предлагает построить линию, которую называют Green Power Express. Этот план предусматривает инвестиции в строительство высоковольтной линии длиной 3000 миль для передачи 12 000 мегаватт генерированной с помощью ветра электроэнергии из штатов Северная Дакота, Южная Дакота, Айова и Миннесота в промышленный район Среднего Запада с большей плотностью населения. Эти первые мощные линии передач могут со временем стать элементами национальной сети, которую хочет создать министр энергетики США Стивен Чу¹¹⁵.

Таблица 5–2

Электрогенерирующие мощности в 2008 г. и предусматриваемые Планом Б цели на 2020 г.

Примечание. Поскольку значения округлены, их суммы могут не равняться значениям, приведенным в строках «Итого»

Источник: см. примечание 112.

Мощная эффективная национальная сеть передач электроэнергии сократит потребности в генерирующих мощностях, позволит снизить расходы потребителей и ограничить выбросы углерода. Поскольку нет двух ветровых хозяйств, имеющих одинаковые характеристики используемой энергии ветра, каждое ветровое хозяйство, подключенное к сети, делает ветер более стабильным источником электричества. При наличии тысяч ветровых хозяйств по всей стране, от океана до океана, ветер окажется стабильным источником энергии, элементом, обеспечивающим основную нагрузку электросети. Это, в сочетании со способностью прогнозировать силу ветров и интенсивность солнечного излучения по всей стране по меньшей мере на день вперед, делает возможным эффективное управление разнообразием возобновляемых источников энергии¹¹⁶.

В Индии национальная сеть могла бы использовать огромные источники солнечной энергии, имеющиеся в Великой индийской пустыне. В Европе также начинают всерьез задумываться об инвестировании средств в строительство континентальной суперсети. Такая сеть, простирающаяся от Норвегии до Египта и от Марокко до Западной Сибири, позволила бы Европе обуздать огромные объемы энергии ветра, особенно за счет электростанций, расположенных на море у берегов Западной Европы, и почти неограниченные объемы солнечной энергии в северной Сахаре и на южном побережье Европы. Подобно предлагаемой национальной сети в США, общеевропейская сеть использует линии высоковольтных передач прямого тока, передающие электричество намного эффективнее, чем существующие линии¹¹⁷.

Ирландская компания Mainstream Renewable Power предлагает использовать прокладываемые под водой высоковольтные линии передач прямого тока для создания европейской суперсети электростанций, размещенных на море. Эта сеть должна протянуться от Балтийского до Северного моря, а затем – через Ла-Манш далее на юг, вплоть до южной Европы. В компании отмечают, что создание такой сети позволило бы избежать затяжных процедур, связанных с приобретением участков земли под строительство континентальной сухопутной системы передач электроэнергии. Шведская компания ABB Group, только что завершившая прокладку подводного высоковольтного кабеля для передачи постоянного тока (эта линия связала Норвегию с Нидерландами) вступает в партнерские отношения с Mainstream Renewable Power, предлагающей построить в первую очередь суперсети.¹¹⁸

Римский клуб давно уже выдвигает предложение, называемое планом DESERTEC. Это предложение заходит того дальше и призывает к подключению Европы к гигантским запасам солнечной энергии Северной Африки и Среднего Востока. В июле 2009 г. 11 ведущих европейских компаний, включая Munich Re, Deutsche Bank, ABB и Siemens, и алжирская компания Cevital объявили о плане создания компании DESERTEC Industrial Initiative. Цель компании – разработка конкретного плана и финансирование проекта создания в Северной Африке и на Среднем Востоке мощностей, генерирующих электричество с помощью тепловой энергии Солнца. Объем произведенного этими мощностями электричества позволит как экспортировать электроэнергию в Европу, так и обеспечить потребности стран-производителей. Это проект, реализация которого может привести к созданию более 300 000 мегаватт мощностей по генерированию электричества с помощью тепловой энергии солнечных лучей, глобален по любым стандартам. Причинами его появления являются обеспокоенность общественности разрушительными изменениями климата и истощением запасов нефти и газа. Кайо Кох-Везер, вице-председатель Deutsche Bank, сказал: «Эта инициатива показывает, какими масштабными категориями нам следует мыслить, если мы хотим совладать с вызовами, которые нам бросают изменения климата»¹¹⁹.

ХХ век стал свидетелем глобализации мировой энергетической экономики, произошедшей из-за того, что весь мир стал зависеть от нефти, поставляемой несколькими странами, многие из которых находятся в одном регионе. XXI век станет свидетелем локализации мировой энергетической экономики, которая произойдет из-за подключения стран к своим собственным ресурсам возобновляемой энергии.

Локализация энергетической экономики приведет к локализации экономики продовольствия. Например, по мере удорожания доставки свежей сельскохозяйственной продукции из отдаленных районов ее производства (это удорожание обусловлено растущими ценами на нефть) появится больше рынков, на которых будет продаваться продукция местных фермеров. Диеты будут в большей мере основываться на местной продукции и в большей мере реагировать на сезонные колебания, чем сегодня. Сочетание смещения потребления на более низкую ступень пищевой цепочки и сокращения расстояний, на которые перевозят продукты питания, существенно снизит затраты энергии в экономике производства продовольствия.

По мере локализации сельского хозяйства производство продуктов животноводства, скорее всего, также претерпит изменения: в прошлое уйдут большие поголовья крупного рогатого скота, свиней и домашней птицы. Хозяйств, специализирующихся на скотоводстве и птицеводстве, станет меньше, хозяйств, в которых земледелие сочетается с животноводством, – больше. Определенному упадку специализированных животноводческих хозяйств будет способствовать нарастающая необходимость вторичной переработки пищевых веществ, которая обусловлена истощением конечных запасов фосфатов и ростом цен на удобрения. Наблюдающееся в последнее время увеличение количества мелких ферм в США, по всей вероятности, продолжится и в будущем. С усилением ненадежности обеспечения продовольствием все больше и больше людей станут присматриваться к возможности производства части потребляемого ими продовольствия в собственных дворах, на участках перед домами, на крышах, на общинных землях – везде, где это возможно, что еще больше будет способствовать локализации сельского хозяйства.

Несколько лет назад, пролетая по пути из Хельсинки в Лондон над Данией, давно лидирующей в производстве электроэнергии с помощью ветра, я насчитал 22 ветровых хозяйства. И подумал: не это ли прообраз будущего? Когда-нибудь люди, совершающие перелет над США, увидят тысячи ветровых хозяйств на Великих равнинах, простирающихся от побережья Мексиканского залива в Техасе до границ Канады. Владельцы ферм будут получать по два урожая: один – в виде традиционной сельскохозяйственной продукции (мяса, кукурузы, пшеницы), другой – в виде электроэнергии, полученной с помощью ветра.

В пустынях на юго-западе США появятся комплексы станций, вырабатывающих электроэнергию с помощью тепловой энергии солнечных лучей, комплексы с огромными множествами зеркал. Каждый такой комплекс будет занимать несколько квадратных миль территории. Ветровые хозяйства и станции, генерирующие электроэнергию с помощью солнечной энергии, станут одними из наиболее заметных и характерных черт новой энергетической экономики. Крыши миллионов домов и коммерческих зданий покроются решетками солнечных батарей и превратятся в источники электрической энергии Кроме того, на крышах появятся миллионы нагревателей воды и устройств отопления помещений.

Для того чтобы стимулировать реструктурирование энергетики, правительства прибегают к разнообразным политическим инструментам. В числе таких инструментов – повышение налога на выбросы углерода (и снижение подоходных налогов) и системы продаваемых квот на выбросы углерода. Первый из этих подходов более прозрачен, и его легче администрировать. Кроме того, им не так легко манипулировать, как в случае с системой квот¹²⁰.

В деле перестройки электроэнергетики удивительно успешными оказываются льготные тарифы. При таких тарифах коммунальные службы обязаны платить больше. Впечатляющий успех, достигнутый Германией на ранних стадиях энергетического перехода благодаря этой мере, привел к тому, что данную меру скопировали более чем в 40 странах, в том числе в большинстве стран – членов Европейского союза. В США по меньшей мере в 33 штатах приняты стандарты использования возобновляемых источников энергии. Эти стандарты обязывают коммунальные предприятия (поставщиков электричества) включать в свой портфель определенное количество электроэнергии, полученной благодаря возобновляемым источникам. В США также используют налоговые льготы и кредиты при оплате энергии, генерированной с помощью ветра, геотермальных источников, фотоэлектрических батарей и при оплате нагревания воды и отопления помещений с помощью солнечного тепла и тепла, получаемого из геотермальных источников¹²¹.

Для достижения некоторых целей правительства просто используют наказы или мандаты, например, обязывают устанавливать на крышах всех новых зданий системы нагревания воды с помощью солнечных лучей, вводят более высокие стандарты эффективности для автомобилей и бытовых приборов или запрет на продажу осветительных ламп накаливания. Каждое правительство должно выбрать политические инструменты, которые лучше всего действуют в конкретных экономических и культурных условиях.

В новой энергетической экономике города вряд ли останутся такими, какими мы их знаем. Городской воздух будет чистым, на улицах будет тихо, и эту тишину будет нарушать только едва слышимое гудение электромоторов. Предупреждения об опасном загрязнении воздуха станут делом прошлого, поскольку электростанции, работающие на угле, будут демонтированы, а двигатели, работающие на бензине и дизельном топливе, исчезнут.

Этот переход ныне обретает собственную инерцию, которую питает осознание того факта, что мы подключаемся к источникам энергии, которые будут существовать столько времени, сколько просуществует Земля. Нефтяные скважины и угольные разрезы истощатся, впервые со времен Промышленной революции мы инвестируем в источники энергии, которые могут существовать вечно.