Тепло та енергія з вітру

Тему альтернативної енергетики британський журнал The Economist традицiйно вважає однiєю з прiоритетних, старанно вiдстежуючи як основнi науково-технiчнi нововведення, так i бiзнес-тенденцiї, що виникають у цьому секторi глобальної економiки. Попри те, що всупереч усiм очевидним досягненням «зеленої» енергетики, прогнози стосовно її питомої ваги в масштабах усього свiту донедавна були песимiстичними. Однак, як стверджує автор чергового огляду, редактор вiддiлу науки журналу Джеффрi Сакс, за останнi кiлька рокiв ця ситуацiя кардинально змiнилася. Фондовi ринки очiкує черговий бум — бум альтернативної енергетики, в якого не просто багато спiльного з попереднiми технологiчними бумами (комп’ютерний 1980-х рокiв, доткомiвський 1990-х, бiо- i нанотехнологiй початку 2000-х), а й досить високi шанси об’єднати їх усi пiд своїм «зеленим» дахом.

Ще не вирок, але вже дiагноз

Безумовно, основною причиною кардинальної змiни ставлення можновладцiв, бiзнесменiв i взагалi громадян до енергетичної проблематики стало безпрецедентне зростання цiн на нафту. Примiтно, що саме The Economist першим заговорив про можливiсть як перевищення цiною за барель 100-доларової позначки, так i наближення до 200-доларової. Оскiльки зроблено це було на тлi iстерики навколо невиправданого зниження цiни на нафту (аж до однозначних показникiв), такi прогнози тодi серйозно взагалi не сприймали. До честi The Economist слiд зазначити, що нинi вiн своєю прозорливiстю зовсiм не вихваляється (кесарю — кесареве), а продовжує висувати черговi iдеї, якi здаються маячнею лише на першому етапi своєї реалiзацiї.

Отже, нинi «за компанiю» iз нафтою значно подорожчав i природний газ, як наслiдок — зросли цiни на електрику. I лише вугiлля, яке в багатьох країнах уже списали з рахункiв, продовжує радувати своєю вiдносною дешевизною, яка нинi й стала основною вiдправною точкою порiвняльних характеристик цiн на рiзноманiтнi джерела енергiї. На сьогоднi середня цiна кiловат-години електроенергiї, одержуваної на вугiльнiй електростанцiї, оцiнюється в п’ять американських центiв. Проте нi уряди розвинених країн, нi найбiльшi енергетичнi компанiї не поспiшають робити основну ставку на вугiлля, попри його дешевизну та великi запаси. Адже другий чинник — глобальне потеплiння — за такий же короткий перiод теж перейшов iз розряду абстрактних страшилок у повсякденну нагальну проблему.

Утiм, уже навiть бiднi країни починають розумiти, що дешеве вугiлля — це брудне вугiлля. Багатi ж країни бачать два рiшення iснуючої проблеми забруднення навколишнього середовища пiд час вуглевидобування. Перше — це запровадження спецiального податку в 20—50 дол. на кожну тонну вуглекислого газу, що викидається в атмосферу, на чому наполягає ООНiвська Мiжурядова комiсiя зi змiни клiмату (МКЗК). Друге — впровадження нових технологiй, якi скорочують емiсiю парникових газiв в атмосферу. Найперспективнiша з цих технологiй — пiдземнi захоронення вуглекислого газу, якi обходяться приблизно в 30 дол. на тонну вугiлля.

I перший, i другий варiант рiшення призводить до iстотного подорожчання як самого вугiлля, так i одержуваної з його допомогою електроенергiї. Тому бiльш реальним виглядає показник у вiсiм центiв за кiловат-годину.

З традицiйних джерел енергiї є ще атомна енергетика, над якою, як i ранiше, витає привид Чорнобиля i Лонг Айленда. Позбутися його можна як за рахунок упровадження нових технологiй гарантування безпеки, так i за допомогою грамотного пiару. Причому впоратися з першою проблемою виявляється значно простiше. Наприклад, побудувавши в Пiвденнiй Африцi ядерний реактор iз кульовими тепловидiльними елементами (ТВЕЛ). Чи, примiром, застосовуючи розробленi компанiєю Toshiba «домашнi» атомнi батарейки, якi обiцяють до 10 МВт електроенергiї впродовж 15—30 рокiв. Щоправда, в усiх цих випадках за дужками залишається проблема утилiзацiї радiоактивних вiдходiв, тому нинiшня цiна «атомної» електрики в 6,5 цента за кiловат-годину виглядає штучно заниженою. I все це ще бiльше пiдвищує шанси на випереджальний розвиток альтернативної енергетики.

Хоча, звичайно, iснує i цiла низка чинникiв ризику. Наприклад, через непередбачуванiсть ситуацiї у свiтi нафта може раптом взяти й подешевшати. Чи зростання попиту на нафту спровокує вiдкриття нових покладiв енергоносiїв. Ось тiльки навряд чи вартiсть їхнього видобутку буде досить прийнятною.

Є ще один чинник — економiчний спад може сягнути такої глибини, коли рахунки на енергоносiї вже не залишать мiсця для тривоги через прояви глобального потеплiння. Шанси на реалiзацiю кожного з цих сценарiїв не такi вже й низькi. Проте кожен iз них окремо навряд чи зможе iстотно загальмувати розвиток альтернативної енергетики. А от в одночасний розвиток зазначених сценарiїв вiриться з трудом.

Грошi на вiтер

Вiтрянi млини, якi ще недавно були вiзитною карткою бiльшостi європейських провiнцiй, практично зовсiм зникли з ландшафтiв Старого Свiту. Причому аж нiяк не завдяки зусиллям Дон Кiхота, а за рахунок упровадження сучаснiших вiтрових технологiй (примiтно, що саме Iспанiя є сьогоднi одним iз європейських лiдерiв з розвитку вiтрової енергетики). Утiм, Новий Свiт теж не вiдстає. За оцiнками Вiктора Абейта, вiце-президента General Electric з вiдновлювальних енергоресурсiв, до 2012 року половина нових потужностей, якi вводять експлуатацiю в американськiй енергетицi, припадатиме на вiтровi турбiни.

На даний момент за допомогою вiтру в США виробляється лише 1% вiд усiєї електроенергiї. До 2020 року цей показник зросте до 15%. Лiдирує в цьому напрямi найбiльш «нафтовий» i найбiльш лiберальний в енергетичному планi штат — Техас. Саме тут нафтовий магнат Томас Бун Пiкенс збирається за допомогою GE спорудити найбiльшу у свiтi вiтрову електростанцiю — потужнiстю 1 ГВт i вартiстю 2 млрд. дол. Загалом же одних лише вiтрових турбiн GE розраховує продати цього року на суму в 6 млрд. дол.

При цьому не слiд забувати про те, що сучаснi турбiни вiдрiзняються вiд своїх «колег» буквально п’ятирiчної давностi не менше, нiж вiтрянi млини часiв Сервантеса вiд перших вiтрових турбiн. Якi, як вiдомо, споруджували з використанням морського обладнання, вимикали як за вiдсутностi вiтру, так i при надто великiй його швидкостi.

Сьогоднi ж для виробництва вiтрових турбiн використовуються розробки космiчних вiдомств. У результатi пiдвищилася як їхня ефективнiсть, так i надiйнiсть i навiть «iнтелектуальнiсть». Якщо в 2002 роцi середнiй час простою вiтрових турбiн через технiчнi причини становив 15%, то нинi — близько трьох. Максимальна ефективнiсть вiтрового устаткування, розрахована на початку XX столiття Альбертом Бецом, становила 59,3%. ККД нинiшнiх турбiн досягає 50%.

«Розумнi» турбiни останнього поколiння мають не тiльки бiльшi (що дає змогу максимально використовувати силу навiть слабкого вiтру), а й гнучкiшi (що дає можливiсть «зливати» надлишки енергiї вiтру) лопастi. Крiм того, сучаснi турбiни розставляються вже не методом тика в небо мокрим пальцем, а з урахуванням рекомендацiй квалiфiкованих метеорологiв (причому рiзниця в один-два кiлометри може виявитися дуже iстотною). А ще рекомендацiї тих самих метеорологiв дають можливiсть зв’язувати сусiднi вiтровi турбiни в найефективнiшi ланцюги, якi дозволяють турбiнам не зупинятися навiть за цiлковитої вiдсутностi вiтру в певнiй мiсцевостi. Щоправда, при цьому виникають проблеми вже зовсiм iншого порядку, якi розглядатимуться нижче. Проте «ринкова» цiна вiтрової електроенергiї вже наближається до восьми центiв за кiловат-годину — вища за нинiшнiй «дикий» вугiльний стандарт, але цiлком порiвнянна з цивiлiзованим!

Утiм, вiтровiй енергетицi ще треба вiдвойовувати своє мiсце пiд сонцем не тiльки в «баксопролитних» боях iз традицiйними енергетичними важкоатлетами, а й iз iншими паростками «зеленої» енергетики. Велика увага до виробництва сировини для бiоетанолу не тiльки спровокувала продовольчу кризу, а й сприяла необгрунтованому змiщенню акцентiв у сферi альтернативної енергетики. Адже видiлення пiд вiтровi турбiни площi майже у 10 соток може принести (за американськими мiрками) дохiд у 10 тис. дол. на рiк. Тодi як вiдведення їх же пiд кукурудзу в розрахунку на одержання бiоетанолу — лише 300 дол.

Мiльйон, мiльйон, мiльйон… сонячних дахiв

Не розглянутi в попередньому роздiлi переваги альтернативних методiв одержання енергiї можуть бути повною мiрою оцiненi в цьому. Недобудована вугiльна шахта (не кажучи вже про нафтову вишку або, ще гiрше, АЕС) — це витраченi даремно (у кращому випадку) грошi, час i землi. Тодi як i вiтровий каскад, i тим паче сонячнi батареї можна будувати поетапно. Адже якщо в даний момент бракує коштiв на сонячний обiгрiв будинку, цiлком можна для початку обмежитися пiдвiконням чи дахом на шпакiвнi для пiдзарядки мобiльного телефону. Тим паче що створення виробництва сонячних батарей, за твердженням Еммануеля Сакса з Массачусетського технологiчного iнституту, повною мiрою пiдпорядковується комп’ютерному закону Мура, який у загальному випадку описує експоненцiальне зростання технологiчних потужностей. Особливо з урахуванням того, що основнi структурнi елементи «сонячних технологiй» базуються практично на тих самих транзисторах, що й у випадку з комп’ютерною технiкою.

Звичайно, iснує i досить специфiчне «сонячне» обладнання. Проте й воно теж не менш стрiмко прогресує. Вартiсть кiловат-години електроенергiї, виробленої з допомогою фотогальванiчного елемента, у 1995 роцi становила 50 центiв, у 2005-му — уже 20. Вище, звичайно, нiж «вугiльний» показник, але ж тенденцiя…

Бiльш того, реалiзацiя паралельно чималої кiлькостi концептуальних iдей сонячних батарей, з одного боку, iстотно прискорює технологiчний прогрес, з iншого — ускладнює процес вибору як iнвестора, так i споживача. Це редактор наукового вiддiлу журналу The Economist може на трьох сторiнках журнального тексту розливатися солов’єм про переваги спектра новiтнiх технологiй у цiй сферi, перелiчуючи всi можливi й неможливi хiмiчнi «начинки» для всiєї цiєї сонячної розмаїтостi. А потiм ще й проспiвати на бiс про фiзичнi тонкощi технологiй кожної з них (тобто спочатку збирати сонячнi променi на дзеркало, а потiм направляти його на фотоелементи, або напряму).

Нi, звичайно, власникiв безрозмiрних пустирiв i бездонних гаманцiв може зацiкавити кожен з перелiчених вище варiантiв. А от власника дуже обмеженого даху (причому без жодних лапок) цiкавлять зовсiм iншi подробицi. Причому далеко не завжди цей iнтерес порожнiй. У Калiфорнiї, наприклад, електорат губернатора Шварценеггера дуже перейнявся гаслом «мiльйон сонячних дахiв» i покрив усе, що тiльки можна, фотоелектричними елементами. У Китаї ж народ теж вирiшив наблизитися до Сонця й практично на кожному даху встановив бак для нагрiвання води, пофарбований у чорний колiр. А решта цивiлiзованого свiту очiкує виконання обiцянки ощасливити людство особливим покрiвельним матерiалом iз використанням фотоелектричних матерiалiв. Не зовсiм зрозумiло, правда, хто й кому обiцяв. Однак звучить заманливо.

За останнiми статистичними даними, питома вага сонячної енергетики в загальносвiтовому масштабi становить 0,1%, проте зважаючи на темпи зростання (50% на рiк) прямує нинi до 1%. Найбiльш передовi проекти дають нинi показники ККД у 37%. Однак собiвартiсть електроенергiї, виробленої за лос-анджелеською технологiєю SUNGRI, може обчислюватися магiчними п’ятьма центами за кiловат-годину. I тодi успiшна реалiзацiя цього проекту не тiльки спростує закон Мура, а й поламає всi сформованi тенденцiї розвитку альтернативної енергетики.

Колеса i мережний маркетинг

Здавалося б, про що ще говорити в цьому роздiлi, як не про бiоетанол? Однак є про що. Хоча про тонкощi одержання цього магiчного продукту було вже сказано чимало, зокрема й на шкоду продовольчiй безпецi населення нашої планети. Бур’яни, дерева, водоростi — користуйтеся, добродiї! Особливо зважаючи на передовi технологiї. Як iз застосуванням методик генетичного модифiкування, так i без них.

Втiм, знайшлося про що поговорити i з огляду на давно забуте старе. А саме: про автомобiлi, якi пiдзаряджаються. Причому ця пiдзарядка може вiдбуватися найрiзноманiтнiшими способами. Включаючи, звичайно, й тi гiбриди, що вже iснують на свiтовому ринку. I все-таки найперспективнiшими автор огляду в The Economist вважає тi, що для своєї життєдiяльностi потребують тiльки електричної розетки. Хоча її вигляд може виявитися доволi незвичним для нинiшнiх автомобiлiстiв.

Згiдно з розрахунками Гербранда Цедера з Массачусетського технологiчного iнституту, забезпечення перших 50 км пробiгу кожного американського автомобiля електричним живленням може скоротити нацiональне споживання бензину наполовину. А якщо ще врахувати, що «електричний еквiвалент» лiтра бензину оцiнюється в 25 центiв (проти нинiшнього долара), то це може стати ще привабливiшим не тiльки з погляду всiєї американської економiки, а i з погляду кожного окремого американця.

При цьому технологiчнi проблеми в цьому разi, зважаючи на все, таки можна знехтувати. У журналi наводяться данi про те, як перезарядити такi батареї коли не за 10 секунд, то принаймнi протягом 30 хвилин. Залишається тiльки позбутися найстрашнiшого американського кошмару — вся трудова армiя країни, повернувшись додому, дружно встромляє вилки своїх автомобiлiв у розетки, в результатi чого з ладу виходить уся нацiональна електромережа. Втiм, беручи до уваги гiгантськi масштаби зiрково-смугастої держави (i зумовленого ними зсуву часових поясiв), регулярно повторювана електроенергетична НП районного масштабу теж слабкою не здаватиметься.

Можливо, Джеффрi Сакс, котрий повторює рефреном iдеї про необхiднiсть радикально перебудувати всю систему електропостачання в кожнiй iз глав свого товстелезного опусу, знає, що робить. I, можливо, хоч якийсь iз його меседжiв усе ж таки дiйде до тих, вiд кого справдi залежить прийняття таких важливих рiшень. Якщо не в США, то хоча б у Великобританiї. В Українi ж надiї на те, що такi люди прочитають або оригiнал статтi в британському журналi, або ж адаптовану публiкацiю в «ДТ», мiнiмальнi.

Однак iз пiснi слiв не викинеш. Стрiмке впровадження «зеленої» енергетики так само неминуче, як i майбутнiй фондовий бум i наступний за ним новий обвал. I великi корпорацiї, й окремi пiдприємцi, i навiть наївнi обивателi цiєю неминучiстю вже перейнялися. А от якби щось таке сталося на державному рiвнi, то на перший план вийшло б питання замiни мереж електропередачi на змiнному струмi на альтернативний варiант.

Постiйний струм, переданий лiнiями електропередачi, дав би змогу, як запевняє британський журналiст, розв’язати чимало проблем. Зокрема, прокласти такi лiнiї по дну водойм, зв’язати їх у єдину iнтелектуальну мережу (яка не тiльки перемикатиме забiр енергiї з тiєї вiтрової установки, де вiтру немає, на її «колегу» по iнший бiк пагорба, а й навiть «здогадається» в момент пiкового перевантаження вiдiмкнути у вашому будинку тiльки один холодильник). У цьому разi автомобiль, ввiмкнений у домашню розетку о сьомiй годинi вечора, пiдзаряджатися почне лише о другiй годинi ночi. Якщо, звичайно, його власник не пiдзарядиться пiд час ланчу в мiсцевiй кав’ярнi, яка матиме пiльговi тарифи на електроенергiю.

Ти куди свою фантазiю занiс?

Насправдi британський журналiст свою фантазiю не занiс, а опустив. Глибоко-глибоко пiд землю. Туди, де температура навколишнiх порiд досягає, наприклад, 200?С. Усього лише двi дiрки (по однiй з яких вода надходить туди, по iншiй — назад) — i у вас на фазендi з’являється дармове джерело енергiї. Правда, свердлити цi дiрки обiйдеться принаймнi у мiльярд доларiв. Та, може, в когось саме й завалявся цей зайвий мiльярд?

Якщо Джеффрi Саксу вдасться нашкребти таку суму для Джефферсона Тестера з Массачусетського технологiчного iнституту, то пiсля переконливої демонстрацiї переваг такого проекту до 2015 року вже в 2050-му Америка повною мiрою користуватиметься «пiдземною» енергетикою за комерцiйно обгрунтованою цiною. Зовсiм як Фiлiппiни, що уже тепер практично «на шару» обiгрiвають себе енергiєю гейзерiв i сплячих вулканiв.

На сьогоднi споживана в глобальному масштабi потужнiсть обчислюється 15 тераватами. Якщо врахувати, що один терават — це 1000 гiгаватiв, а один гiгават — це потужнiсть однiєї з ненайменших сучасних електростанцiй, то нинiшнi масштаби ще бiльш-менш можна собi уявити. У грошовому еквiвалентi це обчислюється 6 трлн. дол. на рiк — приблизно десятою частиною всього того, що виробляє нинi вся глобальна економiка. До 2050 року споживання енергiї подвоїться. Якщо тiльки буде кому її виробляти й споживати.

«Дзеркало тижня»