Единая энергетика будущего
Анализ процессов, происходящих в мировой энергетике, показывает, что в последние годы темпы роста энергопроизводства, основанного на использовании реакции деления, остаются выше темпов добычи энергии из других источников. Например, только за 2000 год во всех регионах мира потребление ядерного электричества выросло в среднем на 2,7%, эксперты сообщают, что ядерная энергетика в 2000 году дала почти 8% от объема произведенной энергии. Мировая статистика сообщает также, что сжигание нефти дало 40% полной энергии, угля — около 25%, газа — почти столько же, гидроэнергетика произвела немногим более 2%. В нескольких странах мира (Бразилия, Словакия, Болгария, Индия, Китай) отмечено удвоение количества энергии, производимой на АЭС. В России достигнут рост на 8,8% от высшего уровня 1989 г. В странах бывшего СССР — на 5,8%, в Южной и Центральной Америке наблюдался рост на 2.8%, в странах Азиатско-Тихоокеанского региона — на 2,7%, в Северной Америке, как и в Европе — на 1,6%, на 1,3% — в Африке. При этом глобальное потребление нефти возросло лишь на 1% (это эффект резкого роста цен на нефть —почти на 60%). Отмечается, что впервые с 1996 г. выросло потребление угля (цены на уголь растут значительно медленнее, чем цены на нефть и газ). Производство гидроэнергии растет практически только за счет стран Африки, Южной Америки и Азиатско-Тихоокеанского региона. Высока доля ядерной энергетики во Франции (76.4%), Литве (73.7%), Бельгии (56.8%), Словакии (53.4%), Украине(47.3%), Болгарии (45%), Венгрии (42.2%), Южной Корее (40.7%), Швеции (39%), Швейцарии (38.2%). Продолжают строиться и новые атомные реакторы, их общее число уже более 30. Стоит сказать, что во многих странах, например, Германии, новые атомные станции уже не строятся, и этот факт иногда пытаются выдать за отход от атомной энергетики. Однако дело здесь лишь в том, что ранее построенных мощностей ядерной энергетики в этой стране более, чем достаточно для полного обеспечения страны энергией. Вообще за сокращение атомной энергетики ратуют только в тех странах, где более теплый климат, более благоприятные условия, в том числе и экономические, чем в России. Разве можно сравнивать по уровню необходимого энергообеспечения нашу Сибирь и, скажем, Великобританию? При наших огромных просторах, нашем климате, при необходимости выводить промышленность на новый уровень нам жизненно важно полнокровное обеспечение энергией.
Прогнозы развития мирового топливно-энергетического комплекса показывают, что в ближайшем будущем энергетика будет основана на твердом топливе и ядерной энергии. Эти оценки основаны на ясном видении того предела, когда природа сама уже не справляется с негативными последствиями техногенной активности человеческой цивилизации. Поскольку уровень жизни общества и человека однозначно увязывается с количеством потребляемой энергии, можно уверенно прогнозировать, что эта активность не будет снижаться, что потребление (а, значит, и производство) энергии будет увеличиваться быстрее, чем растет население Земли. Уже сегодня результатом использования традиционных технологий добычи энергии из органического топлива стало то, что количество выбросов не компенсируется системой саморегуляции биосферы. Ученые с тревогой предсказывают увеличение вдвое содержания СO2 в атмосфере к середине века. Последствия этого тоже предсказуемы: эффективный нагрев поверхности планеты и последующие резкие изменения климата. Все это может произойти за время порядка 50-100 лет. Понимание этой серьезной угрозы выражается в новых международных договоренностях. На Международном совещании в Киото было подписано соглашение о снижении к 2008 - 2012 гг. выбросов углекислого газа в атмосферу на 5% ниже уровня 1990 г.
Требования экологии понятны: нам необходимо прекратить осуществление варварского вмешательства в биосферу, разрушение целостных экологических комплексов — биогеоценозов, необратимое ограбление собственной планеты. Но ведь нам нужно и развиваться, бесперебойное производство, передача и потребление энергии — основа прогресса в его современном понимании. Вывод прост: в производстве энергии возможно использовать лишь те технологии, которые не только эффективны и экономичны, но, в первую очередь, экологически безопасны. К таким технологиям, доступным человечеству сегодня и завтра, следует отнести ядерную энергетику и твердотопливное энергопроизводство, основанное на новейших технологиях. Почему именно сегодня и завтра? Потому что по прогнозам специалистов нефти и газа на планете хватит еще, максимум, лет на 30-40, твердого же топлива хватит до 2150-2200 года. Так что имеющееся время нужно использовать для разработки безотходных многоцелевых технологий в энергетике.
Говорят, что сейчас тепловые электростанции не строятся и в ближайшее время вряд ли будут строится. Объяснение этого факта в том, что за весь предыдущий век мало что было реально внедрено в эксплуатацию в этой области теплоэнергетики. Разве что, и то незначительно, модифицировались горелочные аппараты: когда-то их масса и габариты увеличились , потом стали их уменьшать. Но технология использования природного топлива практически не менялась, все те же окислы азота, оксиды серы, двуокись углерода и прочие “побочные продукты” сгорания выбрасывались и выбрасываются в атмосферу. Лишь сегодня можно уверенно сказать, что у энергетики на твердом топливе есть большое будущее. Дело еще и в том, что электроэнергию невозможно запасать для использования в будущем. Чем больше энергии требует потребитель в настоящий момент, тем больше ее нужно произвести именно в это время. Значит, производство энергии должно происходить практически синхронно с ее потреблением, т.е. электростанции должны иметь возможность менять мощность. Но переменную нагрузку атомная станция не выдержит, она идеально подходит для подачи в энергосистему постоянного потока энергии. А вот с покрытием переменной, пиковой или полупиковой нагрузок, прекрасно справится угольная энергетика. Выделив два типа нагрузок — базовую и пиковую (полупиковую), и предусмотрев два типа энергопроизводителей, подходящих по специфике работы для покрытия именно этих типов нагрузки, возможно полное обеспечение потребителей энергией без излишних затрат и перепроизводства энергии. Важно только правильно определить, какой тип энергопроизводства оптимален для использования в роли базового и пикового.Сегодня специалисты-энергетики отчетливо осознают, что современная атомная энергетика, как более экономичная и стабильная, является базовой по всем характеристикам и способна вырабатывать до 60% энергии. Однако между атомной и тепловой энергетикой нет противоречий. Они не исключают, а дополняют друг друга, поскольку в графиках нагрузок всегда, помимо базовой, имеется и пиковая (или полупиковая) компонента. Как более оперативные, мобильные в регулировке, тепловые станции должны обеспечивать потребителя в пиковые периоды. Так что, на самом деле, энергетика едина. Нельзя противопоставлять АЭС и ТЭС. Каждый тип энергопроизводства может и должен использоваться в том режиме, который оптимален для него. Тепловая станция способна эффективно регулировать суточные, недельные, месячные нагрузки. Атомную станцию невозможно быстро останавливать и вновь запускать, такой тип энергетики — только базовый. Сочетание этих двух энергопроизводств обеспечит устойчивое энергоснабжение населения, промышленности и сельского хозяйства, даже с учетом масштабов завтрашнего дня. Нужно сказать, что вышеприведенные аргументы в пользу двух типов энерготехнологий означают и переход к наукоемкому энергопроизводству. Тогда мы сможем со временем и экспортировать продукцию новых высоких технологий, и в том числе и энергию.
Итак, для радикальной модернизации нынешней энергетической системы вполне достаточно аргументов. Вот времени маловато: не более 30-40 лет для того, чтобы заменить сегодняшнее энергопроизводство, основанное, главным образом, на примитивном сжигании природного топлива, на систему, использующую новые, экологически чистые и высокоэкономичные технологии получения энергии. Специалисты полагают, что, скорее всего, новое мировое энергопроизводство будет использовать в своей практике различные источники энергии: как солнечную, ветровую и приливную энергию, так и энергию из биомассы, как новейшие тепловые станции, так и ядерные энергоблоки.
Когда-нибудь устареет и эта энергетическая система, которую сегодня мы только начинаем создавать, модернизируя технологии, тщательно контролируя состояние биосферы, проектируя и проводя эксперименты. Когда-нибудь человечество создаст новое энергопроизводство, основа которого закладывается сегодня международными исследованиями в области управляемого термоядерного синтеза. Есть надежда, что термоядерные реакторы смогут стать тем способом производства энергии, который в будущем заменит нынешнюю базовую энергетическую систему. Но чтобы завтра эта энергосистема была построена, сегодня человечество должно много работать. И эта работа будет не напрасна, мировое сообщество будет уверенно развиваться и расти, только если его прогресс будет в полной мере обеспечен эффективной, экономичной и экологически безопасной энергетикой. Нарушение любого из этих пунктов означает замедление прогресса, остановку в развитии или разрушение биосистемы “Человек – Земля - Вселенная”. Нам представляется, что выбор стратегии движения и пути очевиден.
http://www.ecoatominf.ru/publishs/glob.htm