Виктор Балабанов - Нанотехнологии. Правда и вымысел

Испытания с укороченным 400-метровым прототипом космического лифта успешно провела частная вашингтонская компания LiftPort, сообщается на сайте PhysOrg.com. Специальный робот в автоматическом режиме поднялся и опустился по «канату», прикрепленному к воздушному шару. К 2031 году LiftPort намерена применить «космический лифт» для коммерческой доставки грузов на орбиту.

Еще раз следует отметить, что все эти разработки смогут быть реально воплощены в жизнь только с развитием нанонауки, в частности молекулярной нанотехнологии сборки углеродных нанотрубок высокого качества.

Однако идеи молекулярной нанотехнологии встречают и сильное противодействие. Наиболее известным критиком является как раз первооткрыватель фуллеренов Р. Смолли, признавший ряд положений молекулярной нанотехнологии (МНТ) Э. Дрекслера. Возникшие разногласия можно будет, вероятно, разрешить в будущем лишь путем эксперимента.

В целом, если не принимать в расчет первый японский «наноавтомобиль» на фуллереновых «колесах», именно невозможность практически изготовить хотя бы простейшие из теоретически рассчитанных деталей (молекул) является наиболее слабым местом молекулярной нанотехнологии.

На сегодняшний день в центре исследований, проводимых учеными в энергетической сфере, стоят проблемы генерирования (преобразования и производства) энергии, ее накопление, передача, а также сохранение.

В настоящее время около 1,6 млрд человек не обеспечены электроэнергией, а у 2,4 млрд единственными источниками энергии и тепла являются сельскохозяйственные отходы и растительные материалы. Использование ископаемого топлива растет и может в ближайшее время удвоиться. С учетом имеющихся запасов природного топлива эта проблема будет с каждым годом только усугубляться.

Согласно прогнозам, спрос на электроэнергию к 2025 году вырастет на 50 %. Более того, по предсказаниям Ричарда Смолли, к 2050 году для удовлетворения своих нужд человечеству будет необходимо удвоить генерирование различных видов энергии.

В настоящее время вклад угля в мировое производство электроэнергии составляет более 37 %, природного газа – 19 %, гидроресурсов – 16 %, АЭС – 16 %, нефти – около 7 %. По прогнозам экспертов, до 2015 года удельный вес газа в мировом электроэнергетическом балансе должен снизиться более чем в три раза, а доля угля, к сожалению, останется на прежнем уровне.

Следует отметить, что соблюдение норм Киотского протокола по снижению выбросов парниковых газов влечет существенное удорожание производства электроэнергии. Затраты на снижение содержания оксида углерода при производстве электроэнергии на тепловых станциях приводят к снижению КПД от 10 до 15 % (в зависимости от применяемых технологий очистки).

Общеизвестна пагубная зависимость экономики России, не говоря уже об энергетике, от углеводородного сырья. Вследствие низких цен на газ его доля в общем энергетическом балансе составляет около 46 %, а доля угля – 18 %. Все чаще в СМИ и из уст политиков звучат тревожные слова «о нефтегазовой игле», разрушающей нашу экономику и способной привести к непоправимым последствиям для целостности и независимости государства.

Уже сейчас необходимо заниматься возобновляемыми источниками энергии, потому что рано или поздно они заместят действующие традиционные углеводороды.

Возобновляемые источники энергии включают использование ветровой и солнечной энергии, геотермального тепла (в перспективе – глубинного тепла [до 10 км], где температура пород достигает 300 °C) и энергии биомассы. Тем более что у России имеется опыт успешного строительства и эксплуатации геотермальных электростанций на Дальнем Востоке, а также приливных гидроэлектростанций на Кольском полуострове.

Основные преимущества возобновляемой энергетики – относительная неисчерпаемость ресурсов в обозримом будущем и экологическая чистота производства. По оценкам Американского института инженеров-электриков (American Institute of Electrical Engineers, AIEE), доля электроэнергии, полученной от возобновляемых источников, выросла с 1 % в 1980 году до 5 % в 2005 году. К 2020 году она составит уже не менее 13 %, а к 2060 году может достигнуть 33 %. В странах Европейского союза планируется также увеличение доли возобновляемых источников энергии в общем балансе энергоресурсов (производстве тепловой и электрической энергии) с 6 % (1996 год) до 12 % (2010 год), а в перспективе – до 20 % в 2020 году, особенно при использовании солнечной и ветровой энергии.

Аналогичные задачи ставит перед своей экономикой и руководство Китая, планируя к 2020 году довести долю возобновляемых источников до 15–20 %.

Однако для нашей страны развитие альтернативной энергетики на основе возобновляемых источников энергии – это еще и возможность значительного совершенствования производства, технологического прорыва и перевода экономики на инновационный путь развития.

В целях организации комплексного подхода к процессам энергосбережения в масштабах государства была разработана и принята Федеральная целевая программа «Энергоэффективная экономика» на 2002–2005 годы и на перспективу до 2010 года. При этом утвержденная программа должна стать одним из основных этапов, своего рода стартом основных механизмов реализации «Энергетической стратегии России на период до 2020 года».

Главная государственная цель программы – создание социально ориентированного энергетического хозяйства, за счет структурной перестройки энергопроизводящих и энергопотребляющих отраслей обеспечивающего эффективное энергосбережение в стране, надежное обеспечение энергоносителями отраслей экономики, снижение энергоемкости ВВП к 2010 году – на 26 % по отношению к психологическому рубежу 2000 года.

В настоящее время реализуется так называемый план ГОЭЛРО-2 – утвержденная правительством страны генеральная схема размещения энергомощностей до 2020 года, предусматривающая ввод дополнительно 41 ГВт электрических мощностей к 2011 году. Однако из-за глубокого мирового экономического кризиса и крупнейшей техногенной катастрофы на Саяно-Шушенской ГЭС выполнение данных планов маловероятно.