Должны жить хорошо, а значит, энергично

Вся история человеческой цивилизации - это история овладения все большей энергией. Сегодня живем мы хорошо, просто замечательно.

В 2024 г. во всем мире было потреблено около 28 триллионов киловатт-часов электроэнергии. В среднем, 3450 киловатт-часов на душу населения Земного Шара в год или немногим менее 300 киловатт-часов в месяц. Из которых на долю собственно населения приходится где-то 26-27%. В общем, если в вашей семье ежемесячно используется свыше 75 киловатт-часов на человека, значит, вы потребляете электроэнергии больше среднего по миру уровня.

Однако это все равно прорва энергии, а в будущем ее понадобится еще больше. Если мы не рассматриваем апокалиптические сценарии деградации земной цивилизации, то нам от этого никак не уйти. Всевозможная бытовая техника реально облегчает жизнь, дальше ее станет еще больше. Рано или поздно придется переводить на электротягу транспорт, чтобы сэкономить нефть. Будут постоянно расти аппетиты информационного сектора.

Но что будет обеспечивать генерацию этой энергии? И не только в ближайшие десятилетия, а через сто, двести, триста лет?

В настоящее время более 72% электроэнергии в мире получают на угольных (35,5%), газовых (22,5%) и гидроэлектростанциях (14,3%). Еще 9,1% приходится на атомные станции.

Самое интересное, что уголек имеет все шансы сохранить свои лидирующие позиции еще на столетия вперед. Просто много его на Земле, чертовски много. Извлекаемые запасы до сих пор исчисляются триллионами тонн.

Именно на дешевой и доступной угольной энергии был основан промышленный подъем Британии и Германии в XIX веке, США в XX веке и Китая в XXI веке. Сейчас по китайскому пути идет Индия. Уголь - хороший энергоресурс. Угольные электростанции с ультрасуперкритическими котлами и очистными сооружениями, задерживающими вредные выбросы, вполне могут вписаться в энергосистему XXII-XXIII веков.

Однако запасы угля велики, но все-таки конечны. То же самое в еще большей степени относится к природному газу. Подходящих мест для строительства крупных ГЭС в мире осталось уже не так много. Тогда за счет чего человечество будет покрывать свои растущие потребности в электроэнергии в будущем?

На этот вопрос пока нет четкого ответа. Атомные станции дают самую большую выработку электроэнергии на единицу установленной мощности, а после того как в России замкнули ядерный цикл (отходы от одних типов реакторов становятся топливом для других), миру на ближайшие столетия не грозит исчерпание запасов урана. Но чтобы атомная энергия стала основой энергетики будущего, ее нынешние мощности надо нарастить в десятки раз!

Можно представить себе “мир атомного будущего”. Количество действующих реакторов исчисляется тысячами. Градирни на горизонте - типичнейший элемент пейзажа. Но такой мир должен непременно подразумевать высокий уровень автоматизации, профессионализма и дисциплины. Атом ошибок не прощает, а все крупнейшие атомные аварии в земной истории произошли именно по причине “человеческого фактора”. Также в “атомном” мире недопустимы войны и должен быть полностью искоренен терроризм.

Возможно, к атомной энергии в будущем присоединится термоядерная. Но пока обуздать ее и получить конкретную пользу не удается. Не исключено, что будущая энергетика вообще станет использовать неведомые нам источники - как у Ефремова в “Туманности Андромеды” были Ку- и Ф-станции. Вот только очень велика вероятность, что век Борьбы за энергию начнется на Земле еще во времена Эры Разделенного Мира.

В моей книге “Время жить”, где действие происходит в начале XXIII века, важнейшим источником энергии стал водород. Но тут я откровенно считерил, “изобретя” катализатор, который разделяет водяной пар. Нечто подобное описал Франсис Карсак в “Робинзонах Космоса”.

Проблема здесь в том, что кислородно-водородная связь в воде очень прочна. Слабо представляю, чем ее можно разрушить. Может, подойдет какой-нибудь органический автокаталитический цикл?

В любом случае, нынешнее получение водорода посредством электролиза не имеет особого смысла. Чтобы получить тонну водорода, надо потратить 50 мегаватт-часов электроэнергии. Это в три с лишним раза больше, чем при производстве тонны алюминия, которое считается жутко энергоемким. Причем сжигание полученного водорода на электростанции в лучшем случае даст в три раза меньше энергии, чем было потрачено на его производство.

Сейчас пропагандируют ветряные и солнечные установки. Хотя в качестве энергии будущего этот путь вряд ли применим. Прежде всего, из-за запредельного расхода ресурсов, которые на Земле конечные, и низкой эффективности.

Чтобы получить столько же электроэнергии, сколько ежегодно дает один атомный энергоблок мощностью 1000 мегаватт, нужно построить несколько сотен башен с ветрогенераторами или заполнить пару десятков квадратных километров солнечными панелями. А через 20-30 лет, когда они придут в негодность, все повторить.

Кроме того, выработка электроэнергии солнца и ветра зависит от погоды. Ее либо слишком мало, тогда надо задействовать резервные мощности, обычно, на природном газе, а текущие цены на электроэнергию взвиваются круто вверх, или слишком много, тогда тарифы становятся отрицательными.

Вот тогда, казалось бы, эти излишки можно использовать для получения водорода. Но при одном условии. Такая система может работать только в том случае, если вся энергосистема управляется как единый комплекс в интересах всего общества. Когда у каждого ветропарка, электростанции или водородного электролизера есть свой собственник, и каждый хочет получать прибыль, все тянут одеяло на себя, из-за чего оно и рвется.

Вообще, управление электроэнергетикой будущего должно быть централизованным. Скорее всего, она будет многоукладной, с различными источниками энергии, которые должны работать как единый ансамбль, дополняя друг друга. Это ставит немаловажный вопрос о том, на каких принципах должна существовать и вся экономика будущего в целом.

Но это, как говорится, уже другая история.

Виктор Тарнавский