Александр Мирчев - Пролог: Мегатренд альтернативной энергетики в эпоху соперничества великих держав

Природные условия, такие как пар и горячие источники, а также продуктивность пласта влияют на количество скважин, которые необходимо пробурить для станции заданной мощности. Геотермальная энергия более дорогостоящая, чем ископаемое топливо и большинство других возобновляемых источников энергии, поскольку подходящие места обычно находятся далеко от энергетических рынков, что увеличивает затраты на транспортировку энергии.

Геотермальная энергия еще не достигла той стадии технологического развития, которая позволит ей конкурировать с ископаемыми видами топлива или даже с другими возобновляемыми источниками энергии. Такая перспектива представляется маловероятной в краткосрочной или среднесрочной перспективе. Кроме того, развитие геотермальной энергии может привести к тектоническим движениям и нанесению ущерба экологическим системам, что неизбежно будет сопровождаться увеличением прямых расходов и сопутствующих затрат.

В настоящее время проводятся масштабные исследования, которые позволят сделать геотермальное производство коммерчески конкурентоспособным. Например, инициатива FORGE, которая финансируется правительством США [71] Геотермальная энергия использует тепло, выделяющееся при нагревании воды под землей горячими породами. Пар, который выделяется при бурении, питает электрогенераторы. Геотермальная энергия не страдает от прерывистости, что позволяет ей служить в качестве источника базовой нагрузки, когда будут устранены технологические препятствия для ее применения. Однако правильное сочетание проницаемых горных пород и сокрытой гидротермальной энергии встречается относительно редко. См. Ronald Dipippo, Ideal Thermal Efficiency for Geothermic Binary Plants, Geothermics 36, no. 3 (June 2007); The Future of Geothermal Energy – Impact of Enhanced Geothermal Systems (EGS) on the U.S. in the Twenty-First Century (Cambridge, MA: Massachusetts Institute of Technology, 2006). Источник: http://www1.eere.energy.gov/geothermal/pdfs/future_geo_energy.pdf. , сфокусирована на разработке и тестировании технологий для усовершенствованных геотермальных систем (enhanced geothermal systems, ESG). Подобные исследования проводились в Великобритании в таких регионах, как Корнуолл, и до недавнего времени считались не перспективными для подобных разработок [72] См. сайт проекта www.forgeutah.com/. . В отличие от глубинных подземных геотермальных систем, поверхностные системы на основе теплообмена являются широко используемой технологией – Исландия почти все свое теплоснабжение получает от поверхностных геотермальных систем.

Потенциальная выгода от мегатренда альтернативной энергетики возрастает благодаря перспективе создания действительно «альтернативных» или даже фантастических источников энергии. Технологии, которые в настоящее время кажутся невероятными, такие как энергия приливов, волн, водорода, магнитного поля Земли и солнечная энергия с орбиты, которые могут быть разработаны в ходе развития мегатренда, способны изменить баланс глобальной энергетической безопасности. Для того чтобы эти технологии способствовали энергетической безопасности, их теоретические возможности следует поставить на рельсы практического применения.

Приливы и отливы возникают благодаря изменениям положения Луны относительно Земли и Земли внутри Солнечной системы. Приливы более предсказуемы, чем переменчивый ветер или энергия Солнца, которая зависит от уровня солнечного излучения и погодных условий. Самые первые случаи применения энергии приливов известны в Средние века, а согласно некоторым источникам, ее использовали еще в Древнем Риме. По словам писателя, изобретателя и футуриста Артура Чарльза Кларка, «довольно неуместно называть нашу планету “Земля”, когда очевидно, что она – “Океан”» [73] https://www.cornwall.gov.uk/business/economic-development/geothermal/. . Энергия приливов может вырабатываться тремя способами: с помощью приливного течения, с помощью запруд (низких плотин) и приливных лагун [74] Цитируется в Nature 344, is. 6262 (March 1990): 102. . Энергия, вырабатываемая при помощи генераторов приливных потоков, в целом экологичнее и меньше воздействует на экосистему. Подобно ветряным турбинам, многие генераторы приливных потоков вращаются под водой благодаря движению глубинных вод.

Число сторонников энергии приливов растет. Разрабатываются многочисленные проекты ее включения в национальные электросети, что способствует распространению и коммерческому применению этих технологий. В настоящее время в мире реализуется несколько пилотных и демонстрационных проектов, в том числе в Испании, Швеции, США, Республике Корея и Китае [75] В настоящее время существуют три различных способа получения приливной энергии: приливные потоки, запруды и приливные лагуны. В большинстве генераторов приливной энергии турбины устанавливаются в приливных потоках. Приливной поток – это быстро текущий водоем, созданный приливами и отливами. Турбина – машина, которая получает энергию из потока. Этот поток может быть воздушным (ветер) или жидким (вода). Поскольку вода намного плотнее воздуха, энергия приливов и отливов мощнее энергии ветра. В отличие от ветра, приливы и отливы предсказуемы и стабильны. Там, где используются приливные генераторы, они производят устойчивый, надежный поток электроэнергии. См. National Geographic Education. Источник: http://education.nationalgeographic.com/education/encyclopedia/tidal-energy/?ar_a=1 (дата обращения: 29.03.2014). . При этом пока технология энергии приливов была протестирована в ограниченном объеме, и многие вопросы, связанные с ее использованием, остаются без ответа. Ее проблемы главным образом связаны с особенно высокими начальными затратами и потребностью в технологиях хранения энергии, которые соответствуют времени приливов и отливов. Кроме того, существует неопределенность в отношении эффективности и экологического воздействия широкомасштабного внедрения приливной энергетики.

Технологии волновой генерации улавливают и транспортируют энергию, вырабатываемую поверхностными волнами океана. Эта энергия используется для производства электроэнергии, опреснения воды и ее закачки в резервуары. Энергию волн трудно использовать, поскольку океан непредсказуем. Поэтому энергия волн редко генерируется в производственных масштабах, поскольку соответствующие технологии и инфраструктура находятся на очень ранней стадии развития и стоимость технологий высока [76] REN21, Renewables 2017 Global Status Report. . Тем не менее в рамках ряда проектов изучается возможность создания жизнеспособных и пригодных к эксплуатации систем, таких как крупный строящийся коммерческий объект волновой энергетики в Швеции [77] World Energy Council, World Energy Resources 2016. Для более детальной информации об энергии волн см., например, K. Gunn и C. Stock-Williams, Quantifying the Potential Global Market for Wave Power, доклад представлен на 4-й Международной конференции по океанотехнике в Дублине 17 октября 2012 г. .