Удивительная генерация

Обзор самых неожиданных источников энергии публикуют «Известия» в одном из своих тематических приложений. Перспективы альтернативных технологий получения энергии изданию прокомментировала Лилиана Проскурякова, старший научный сотрудник Лаборатории исследований науки и технологий Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ.

Обзор самых неожиданных источников энергии публикуют «Известия» в одном из своих тематических приложений. Перспективы альтернативных технологий получения энергии изданию прокомментировала Лилиана Проскурякова, старший научный сотрудник Лаборатории исследований науки и технологий Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ.Последнее десятилетие стало для человечества периодом интенсивных поисков новых источников энергии. Пока доля возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в мировом потреблении не превышает 1%, однако она постоянно растет. Ученые находят все новые и новые возможности получения энергии, причем некоторые из них очень многим могут показаться весьма экзотическими.

Так, в качестве одного из самых перспективных альтернативных источников энергии называется биотопливо. Его мировое производство в 2013 году выросло почти на 7% и превысило 115 млрд л. Ожидается, что к 2030 году самыми крупными экспортерами биотоплива станут Латинская Америка и США. Хотя биотопливо вроде бы давно используется в качестве источника энергии, некоторые новации просто удивляют.

«Фисташковое» электричество

Мало кто задумывался, выбрасывая скорлупу от фисташек, что этот мусор на самом деле может быть отличным источником энергии. Власти турецкого Газиантепа решили не разбрасываться столь ценным продуктом, а использовать его в качестве биотоплива.

Планируется, что рядом с Газиантепом появится настоящий экогород с населением 200 тыс. человек. И большая часть электричества для его нужд будет вырабатываться путем сжигания фисташковой скорлупы. Именно выращивание фисташек является одним из «столпов» экономики этой турецкой провинции. Только в 2013 году было экспортировано более 4 тыс. т орехов. Если все пройдет удачно, то уже в ближайшие годы турецкие потребители получат первые киловатты «фисташкового» электричества.

«Вне всяких сомнений, технологии получения энергии благодаря сжиганию промышленных и бытовых отходов имеют большие перспективы и в России, и в мире, — отмечает Лилиана Проскурякова, старший научный сотрудник Лаборатории исследований науки и технологий Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ. — Они уже активно используются в ведущих странах мира и с большой вероятностью будут в массовых масштабах применяться в будущем». Как отмечает эксперт, промышленные и бытовые отходы уже сегодня учитываются национальными и международными организациями при оценке потенциала биоэнергоресурсов и энергоресурсов из ВИЭ.

Водоросли вместо нефти

Если некоторые проекты сырья для биотоплива существуют только на бумаге, то водоросли уже сейчас готовы стать полноценным источником энергии.

Первые исследования в этом направлении проводились еще в 80-х годах прошлого столетия, когда нефтяной кризис придал актуальность вопросу альтернативных источников энергии. Результаты экспериментов показали, что переработанная биомасса морских водорослей практически идентична по свойствам сырой нефти.

«Водоросли отличаются от других растений высокой продуктивностью и большим содержанием энергии в биомассе, — объясняет Александр Соловьев, заведующий Лабораторией возобновляемых источников энергии при географическом факультете МГУ. — Кроме того, они растут в воде, а значит, не требуют земельных площадей».

По оценкам эксперта, всего гектар водной поверхности, занятый водорослями, каждый год может вырабатывать объем биогаза, которого хватит небольшому поселку.

В настоящее время ученые работают над способами снижения стоимости искусственного воспроизведения водорослей, чтобы сделать производство биотоплива на их основе экономически обоснованным в промышленных масштабах.

Плюсы и минусы

Использование промышленных и бытовых отходов в качестве источников энергии имеет целый ряд серьезных преимуществ. В первую очередь это, конечно, низкая себестоимость топлива. «Производство биотоплива сравнительно быстро окупается и не требует огромных инвестиций, — отмечает Лилиана Проскурякова. — Для сравнения: затраты на разработку нефтяных месторождений могут составлять миллиарды долларов, а срок их окупаемости — восемь лет и более». Кроме того, производить биотопливо существенно проще, чем добывать углеводороды. А значит, у его потребителей снизится зависимость от крупных монополистов — поставщиков топлива. Немаловажен и экологический аспект. Выработка биотоплива практически безвредна для окружающей среды, чего не скажешь о добыче нефти или газа.

Конечно, есть у использования биотоплива и свои недостатки. «В России практически отсутствуют системы обработки и контроля сырья, технологии и оборудования для его производства, — отмечает Сергей Чернявский, эксперт Института энергетических исследований РАН. — Нет и подходящей инфраструктуры для сбора, хранения и транспортировки биоэнергоресурсов. Кроме того, рынок биотоплива пока находится в зачаточном состоянии.

Это может вызвать проблемы при продвижении продуктов на его основе».

Гравитационная лампа

Если использованием солнечного излучения или силы ветра для получения энергии давно никого не удивишь, то гравитацию можно назвать «новичком» в энергетике. Команда английских ученых изобрела лампу GravityLight, работающую за счет энергии гравитации.

Принцип ее работы довольно прост. К устройству прикрепляется груз массой 9 кг, который постепенно опускается вниз. Встроенный генератор преобразует энергию падающего веса в электричество. За то время, пока груз достигает земли, он вырабатывает достаточно электроэнергии, чтобы поддерживать свет лампочки в течение получаса. Устройство не нуждается в топливе, а его работа не зависит от времени суток или погодных условий. Все, что требуется от пользователя GravityLight, — раз в полчаса заново подвешивать груз.

Как отмечают авторы необычного изобретения, около 1,5 млрд человек в мире не имеют постоянного доступа к электричеству. Использование же керосина для освещения не только загрязняет окружающую среду, но и негативно влияет на здоровье людей. По мнению английских ученых, их светильник может с успехом заменить керосиновые лампы, которые применяются в сельской местности, а также использоваться в качестве зарядного устройства. Обещают, что после запуска производства в промышленных масштабах цена GravityLight составит всего $5.

За топливом на Луну

В самом ближайшем будущем основным поставщиком топлива для человечества может стать наш естественный спутник. В лунной породе содержатся большие запасы изотопа гелия-3, который обладает очень высоким потенциалом генерации электроэнергии. Так, одна его тонна эквивалентна по энергетической эффективности 20 млн т нефти.

Гелий-3 нужен для запуска термоядерных реакций, и, что особенно важно, он не оставляет долгоживущих радиоактивных отходов, а значит, снимается проблема их захоронения. Чтобы обеспечить все население Земли энергией, ежегодно достаточно 30 т этого изотопа. По расчетам ученых, «лунного» гелия-3 хватит человечеству на 5-10 тыс. лет.

Ряд стран уже заявили о планах по добыче ценного ресурса. Так, российская ракетно-космическая корпорация «Энергия» объявила о намерении после 2020 года приступить к промышленной разработке гелия-3.

Проекты по добыче изотопа также представили США, Китай и Индия.

Океан энергии

А вот в Норвегии для производства электроэнергии решили использовать соленую воду, благо в этом сырье скандинавская страна не испытывает недостатка. Пионером нового вида энергетики стала компания Statkraft, получившая государственный грант на разработку осмотической электростанции.

Принцип ее работы основан на эффекте осмоса, когда при движении молекул через специальную мембрану между соленой и пресной водой образуется давление, приводящее в движение гидротурбину.

Пока энергии, которую вырабатывает экспериментальная электростанция, хватает для работы пары бытовых электроприборов. Однако планируется, что уже в 2015 году она перешагнет порог рентабельности. После этого можно будет всерьез задумываться о строительстве морских электростанций в промышленных масштабах.

По солнечной дороге

Необычным образом к, казалось бы, уже привычной солнечной энергетике подошли в США. Интересно, что автором проекта стал не коллектив ученых, а обычная семья из Айдахо, предложившая вымостить все дороги в США солнечными панелями. Для этого их делают специально очень прочными, чтобы панели спокойно выдерживали вес машины.

Глава предприимчивой семьи Скотт Брусо основал компанию SolarRoadway и уже успел получить от правительства грант на проведение исследований. Как утверждают авторы проекта, если все дороги в США переделать из асфальтовых в «солнечные», выработка электроэнергии в три раза превысит потребности всей страны. Есть у «солнечных» дорог и другие приятные особенности. Так, благодаря постоянной поддержке высокой температуры их не придется очищать от снега, а светодиодная разметка повысит безопасность езды в ночное время.

В будущем планируется превратить «солнечные» дороги в настоящие «интеллектуальные» шоссе, управляющие транспортными потоками в автоматическом режиме. Конечно, до реализации этому проекту еще далеко, однако первые парковки, оснащенные солнечными панелями, в США уже появились.

Будущее за ВИЭ

Бурный рост ВИЭ уже породил многомиллиардный рынок оборудования для их переработки. Продолжается разработка технологий, направленных на повышение их экономической и технологической эффективности. «Российская экономика нуждается в энергоресурсах, — резюмирует Лилиана Проскурякова. — Чем дешевле, безопаснее и надежнее будет организовано производство и поставка этих ресурсов потребителям, тем более востребованными будут такие ресурсы вне зависимости от типа источника».

Однако, как отмечает эксперт, крупные российские энергетические компании пока уделяют гораздо меньше внимания поддержке исследований и разработок ВИЭ, чем их зарубежные конкуренты и партнеры. Если Россия не хочет следовать курсу «догоняющего» развития в энергетике, то следует обратить пристальное внимание на исследования и разработки в области ВИЭ.

Автор: Михаил Рехтин

Источник: «Известия» # Тематические приложения  

19.12.2014