Джордж Буш объявил о государственной программке, подразумевающей заместить до 2015 года 30% потребностей США в бензине и дизельном горючем биотопливом - этиловым спиртом и "биодизелем", которые подразумевается получать из культурных растений. Появился слоган: "Большая кукуруза поменяет огромную нефть". Быстро "зеленеет" Силиконовая равнина.
На деньках прошлый кандидат в президенты США и лауреат Нобелевской премии Альберт Гор сделал звучное заявление об объединении собственных усилий с главными "зеленоватыми" инвесторами, базирующимися в Силиконовой равнине, - Kleiner, Perkins, Caufield & Byers, - ради решения трудности глобального потепления климата.
Винод Хосла (Vinod Khosla), один из основоположников "Сан Майкросистемз", предвещает, что в течение 5 лет будет найден "зеленоватый" метод производства электроэнергии - дешевле, чем уголь либо нефть. Всемирно популярная компания "Google" объявила о собственном выходе в область "зеленоватой энергии" и намеревается сделать ее дешевле угля и тем паче нефти и газа. В развитие этих технологий "Google" намеревается вложить сотки миллионов баксов...
Специалисты уговаривают скептиков: "Не делайте ошибки и не используйте зеркало заднего вида, чтоб глядеть в будущее". Завороженные очередными превосходными перспективами, уже и русские аграрии совместно с украинскими начинают грезить об "энергетическом сельском хозяйстве".
Солнце - это жизнь, а не батарейка
Поглядим, но, в "зеркало заднего вида". 8 октября 1975 г. на научной сессии, посвященной 250-летию Академии СССР, академик Петр Леонидович Капица, удостоенный 3-мя годами позднее Нобелевской премии по физике, сделал концептуальный доклад, в каком, исходя из базисных физических принципов, по существу, похоронил все виды "другой энергии", кроме управляемого термоядерного синтеза. Не дискуссировал он, вобщем, перспективы водородной энергетики и создание биотоплива. Не поэтому, что он о их не знал, а из-за, которую мы обсудим ниже.
Если коротко выложить суждения академика Капицы, они сводятся к последующему: какой бы источник энергии ни рассматривать, его можно охарактеризовать 2-мя параметрами: плотностью энергии - другими словами ее количеством в единице объема, - и скоростью ее передачи (распространения). Произведение этих величин есть наибольшая мощность, которую можно получить с единицы поверхности, используя энергию данного вида.
Вот, скажем, солнечная энергия. Ее плотность ничтожна. Зато она распространяется с большой скоростью - скоростью света. В итоге поток солнечной энергии, приходящий на Землю и дающий жизнь всему, оказывается совершенно не мал - больше кв на квадратный метр. Как досадно бы это не звучало, этот поток достаточен для жизни на планетке, но как основной источник энергии для населения земли очень неэффективен. Как отмечал П. Капица, на уровне моря, с учетом утрат в атмосфере, реально человек может использовать поток в 100-200 ватт на квадратный метр. Даже сейчас КПД устройств, модифицирующих солнечную энергию в электричество, составляет 15%. Чтоб покрыть только бытовые потребности 1-го современного домохозяйства, нужен преобразователь площадью более 40-50 квадратных метров. А для того, чтоб поменять солнечной энергией источники ископаемого горючего, необходимо выстроить повдоль всей сухопутной части экватора сплошную полосу солнечных батарей шириной 50-60 км. Совсем разумеется, что схожий проект в обозримом будущем не может быть реализован ни по техническим, ни по денежным, ни по политическим причинам.
Обратный пример - топливные элементы, где происходит прямое перевоплощение хим энергии окисления водорода в электроэнергию. Тут плотность энергии велика, высока и эффективность такового преобразования, достигающая 70 и поболее процентов. Зато очень мала скорость ее передачи, ограниченная очень низкой скоростью диффузии ионов в электролитах. В итоге плотность потока энергии оказывается приблизительно таковой же, как и для солнечной энергии. Петр Капица писал: "На практике плотность потока энергии очень мала, и с квадратного метра электрода можно снимать только 200 Вт. Для 100 мегаватт мощности рабочая площадь электродов добивается квадратного километра, и нет надежды, что серьезные издержки на построение таковой электростанции оправдаются генерируемой ею энергией". Означает, топливные элементы можно использовать только там, где не необходимы огромные мощности. Но для макроэнергетики они никчемны.
Так, поочередно оценивая ветровую энергетику, геотермальную энергетику, волновую энергетику, гидроэнергетику, Капица обосновывал, что все эти, на взор дилетанта полностью многообещающие, источники никогда не сумеют составить суровую конкурентнсть ископаемому горючему: мала плотность ветровой энергии и энергии морских волн; низкая теплопроводимость пород ограничивает умеренными масштабами геотермальные станции; всем хороша гидроэнергетика, но для того, чтоб она была действенной, или необходимы горные реки - когда уровень воды можно поднять на огромную высоту и обеспечить тем высшую плотность гравитационной энергии воды, - но их не достаточно, или нужно обеспечивать большие площади водохранилищ и гробить злачные земли.
Мирный атом не спешит
В собственном докладе Петр Леонидович Капица особо коснулся атомной энергетики и отметил три главные трудности на пути ее становления в качестве головного источника энергии для населения земли: делему захоронения радиоактивных отходов, критичную опасность катастроф на атомных станциях и делему неконтролируемого распространения плутония и ядерных технологий. Через 10 лет, в Чернобыле, мир сумел убедиться, что страховые компании и академик Капица были более чем правы в оценке угрозы ядерной энергетики. Так что пока речи о переводе мировой энергетики на ядерное горючее нет, хотя можно ждать роста ее толики в промышленном производстве электроэнергии.
Самые большие надежды Петр Капица связывал с термоядерной энергетикой. Но за прошедшие 30 с излишним лет, невзирая на огромные усилия ученых различных государств, неувязка управляемого термояда не только лишь не была решена, но с течением времени осознание трудности трудности, быстрее, только подросло.
В ноябре 2006 года Наша родина, Евросоюз, Китай, Индия, Япония, Южная Корея и США условились начать строительство экспериментального термоядерного реактора ИТЭР, основанного на принципе магнитного удержания высокотемпературной плазмы, который должен обеспечить 500 мегаватт термический мощностьи в течение 400 секунд. Чтоб оценить темпы развития, могу сказать, что в 1977-1978 гг. создатель учавствовал в анализе способности "подпитки" ИТЭР при помощи выстрела в плазму твердоводородной пилюли. Не в наилучшем состоянии находится и мысль лазерного термояда, основанного на резвом сжатии водородной мишени при помощи лазерного излучения.
Очень дорогая фантастика...
Как же водородная энергетика и несчастное биотопливо, которые сейчас пропагандируются более интенсивно? Почему Капица не направлял на их внимания вообщем? Ведь биотопливо в виде дров население земли употребляет уже веками, а водородная энергетика сейчас кажется так многообещающей, что чуть ли не каждый денек приходят сообщения о том, что наикрупнейшие авто компании показывают концепт-кары на водородном горючем! Неуж-то академик был так недальновиден? Как досадно бы это не звучало... Никакой водородной и даже биоэнергетики в буквальном смысле слова не может существовать.
Что касается водородной энергетики, то, так как природные месторождения водорода на Земле отсутствуют, ее адепты пробуют изобрести нескончаемый движок планетарного масштаба, менее и более того. Есть два метода получить водород в промышленных масштабах: или методом электролиза разложить воду на водород и кислород, но это просит энергии, заранее превосходящей ту, что позже выделится при сжигании водорода и превращении его снова в воду, или... из природного газа при помощи катализаторов и опять-таки издержек энергии - которую необходимо получить... опять-таки сжигая природные горючие ископаемые! Правда, в последнем случае это все-же не "нескончаемый движок": некая дополнительная энергия при сжигании водорода, приобретенного таким методом, все таки появляется. Но она будет еще меньше той, что была бы получена при конкретном сжигании природного газа, минуя его конверсию в водород. Означает, "электролитический водород" - это вообщем не горючее, это просто "аккумулятор" энергии, приобретенной из другого источника... которого как раз и нет. Внедрение же водорода, приобретенного из природного газа, может быть, и уменьшит несколько выбросы углекислого газа в атмосферу, потому что эти выбросы будут связаны только с генерацией энергии, нужной для получения водорода. Но зато в итоге процесса общее потребление невозобновляемых горючих ископаемых только вырастет!
Никак не лучше обстоят дела и с "биоэнергетикой". В данном случае идет речь или о реанимации древней идеи использования растительных и животных жиров для питания движков внутреннего сгорания (1-ый "дизель" Дизеля работал на арахисовом масле), или об использовании этилового спирта, приобретенного методом брожения натуральных - зерна, кукурузы, риса, тростника и т.д. - либо подвергнутых гидролизу (другими словами разложению клетчатки на сахара) - агропродуктов.
Что касается производства масел, то это очень низкоэффективное, по "аспектам Капицы", создание. Так, к примеру, урожайность арахиса составляет в наилучшем случае 50 ц/га. Даже при 3-х урожаях в год выход орехов чуть ли превзойдет 2 кг в год с квадратного метра. Из этого количества орехов получится в наилучшем случае 1 кг масла: выход энергии выходит чуток больше 1 ватта с квадратного метра - другими словами на два порядка меньше, чем солнечная энергия, доступная с такого же квадратного метра. При всем этом мы не учли того, что получение таких урожаев просит насыщенного внедрения энергоемких удобрений, издержек энергии на обработку земли и полив. Другими словами, чтоб покрыть нынешние потребности населения земли, пришлось бы стопроцентно засеять арахисом пару-тройку земных шаров. Проведя аналогичный расчет для "спиртовой" энергетики, несложно убедиться, что ее эффективность еще ниже, чем у "дизельного" агро-цикла.
...Но очень удачная для экономики "мыльного пузыря"
Что все-таки, южноамериканские ученые не знают этих цифр и перспектив? Очевидно, знают. Ричард Хейнберг в собственной нашумевшей книжке PowerDown: Options And Actions For A Post-Carbon World (более четкий по смыслу перевод - "Конец света: Способности и деяния в пост-углеродном мире") самым детализированным образом повторяет анализ Капицы и указывает, что никакая биоэнергетика мир не выручит.
Так что происходит? А вот что: только очень доверчивый человек считает, что экономика сейчас, как и 150 годов назад, работает по марксистскому принципу: "средства - продукт - средства". Новенькая формула "средства - средства" короче и эффективнее. Хлопотное звено в виде производства реальных продуктов, владеющих для людей реальной пользой в обычном смысле этого слова, быстро вытесняется из "большой экономики". Связь меж ценой и пользой в вещественном смысле - полезность вещи как еды, одежки, жилища, средства передвижения либо услуги как средства ублажения некий реальной потребности, - уходит в небытие точно так же, как некогда ушла в небытие связь меж номиналом монеты и массой заключенного в ней драгоценного металла. Точно так же "вещи" нового века очищаются от всякой полезности. Единственная потребительная способность этих "вещей", единственная их "полезность", которая сохраняет смысл в экономике нового времени, - это их способность быть проданными, а основным "созданием", приносящим прибыль, становится надувание "пузырей". Всеобщая вера в возможность реализовать воздух в виде акций, опционов, фьючерсов и бессчетных других "денежных инструментов" становится главной движущей силой экономики и главным источником капитала для ксендзов этой веры.
После того, как поочередно лопнули пузыри "доткомов" и недвижимости, а "нанотехнология", рисующая сказочные перспективы, по большей части так и продолжает их отрисовывать без приметной материализации, южноамериканские финансисты, похоже, серьезно направили внимание на другие источники энергии. Вкладывая средства в "зеленоватые проекты" и оплачивая наукообразную рекламу, они полностью могут рассчитывать на то, что бессчетные буратины отлично удобрят своими золотыми финансовую ниву чудес.
ужс я даже не могу представить как это больно 