Траектория жизни. Между вчера и завтра

В настоящее время общая мощность электростанций на Земле составляет около 2–3 миллиардов киловатт, и этого не хватает. Один Китай, например, вынужден строить и ежегодно вводить в число действующих электростанции мощностью около 20 миллионов киловатт. Потребности в электроэнергии будут расти и в дальнейшем по ряду объективных причин.

Во-первых, мощности энергетики в основном сосредоточены в странах Запада (Европа и Северная Америка) и в нашей стране. В слаборазвитых странах, в которых живет более трех четвертей населения Земли, переход к современному уровню потребления электроэнергии еще впереди: если в нашей стране и странах Запада мощность электростанций составляет примерно 0,5–1 киловатт на человека, то в остальных, как правило, много меньше — 0,1 киловатта на человека.

Во-вторых, рано или поздно будет решена задача создания экологически чистого электромобиля, использование которого потребует увеличения мощности электроэнергетики на миллиарды киловатт: сейчас в мире примерно 100 миллионов автомобилей со средней мощностью около 50 киловатт (то есть их общая мощность в сумме приблизительно 5 миллиардов киловатт). Так что от необходимости решения проблемы электроэнергетики не уйти: в XXI веке ее придется решать. И тут естественно возникает вопрос: а есть ли у нас такие возможности?

Можно строить тепловые электростанции с величиной затрат около 500–1500 долларов на каждый киловатт мощности вновь введенной электростанции. Но ограниченность запасов топлива и экологические соображения практически исключают этот вариант решения энергетической проблемы.

Строительство атомных электростанций с затратами порядка 1500–3000 долларов на киловатт не может быть решением энергетической проблемы из-за неизбежности аварий с тяжелейшими последствиями и для живущих сейчас людей, и для их потомков: аварии ядерных электростанций имеют длительные и плохо предсказуемые последствия. В то же время аварии — вещь вероятностная, и надеяться на то, что их можно в принципе избежать, было бы нелепым самообольщением.

Будут, конечно, строиться гидроэлектростанции стоимостью порядка 2000–4000 долларов на киловатт, но они не могут целиком решить эту проблему из-за локального, местного характера решения.

Наверное, будут строиться геотермальные, приливные и ветровые электростанции, но и они не могут стать глобальным решением энергетической проблемы из-за их локального характера.

Наземные солнечные электростанции могли бы рассматриваться как вполне возможное решение энергетической проблемы. Сегодня, на мой взгляд, представляется возможным достигнуть стоимости наземных солнечных электростанций порядка 500–1000 долларов на киловатт. Если мы сможем организовать массовое производство солнечных фотопреобразователей, то снизим их стоимость до 300–500 долларов на киловатт, а остальные 500–700 долларов пошли бы на конструкцию и изготовление электростанций. С точки зрения размещения их на поверхности, вроде бы проблем не должно возникнуть: нужно будет найти площади в сумме порядка 50 тысяч квадратных километров. Эта площадь равна площади квадрата со стороной около 200 километров. Тут нет проблем. Свободных площадей, особенно в засушливых солнечных районах, больше чем достаточно. Но, конечно, придется преодолевать ряд трудностей. Самые очевидные — обеспечение защиты от грязи, пыли, дождей и от эрозии внешней поверхности от песка и пыли, бьющих по поверхности, когда дует ветер. Но это инженерная проблема, и она представляется решаемой (вспомним хотя бы «дворники» на автомобилях). Более сложной является проблема дня и ночи: когда солнце склоняется к закату, мощность наземных солнечных электростанций будет падать до нуля. Но именно вечером и ночью нужно увеличивать выработку электроэнергии (освещение, подзарядка аккумуляторов, обеспечение ночных смен на заводах и тому подобное). Пока хотя бы часть континента освещена солнцем, энергию можно передавать с освещенной части на ночную сторону по высоковольтным линиям электропередачи. Но когда весь континент окажется в тени, то наземные линии электропередачи уже не помогут. То есть возникнет задача передачи электроэнергии через океаны, которая может оказаться серьезной технической проблемой. Даже если это не удастся преодолеть, наземные солнечные электростанции могут оказаться серьезным вкладом в решение энергетической проблемы. Следовательно, создание дешевых и надежных наземных солнечных электростанций (больших и малых) будет одной из важнейших технических задач в следующем веке.

Правда, тут нас будет подстерегать еще одно осложнение. Если потребляемая мощность электростанций возрастет на порядок, то следует ожидать повышения температуры поверхности на величину около одного градуса Цельсия. Но это осложнение только напоминает нам о том, что проблема роста народонаселения грозит нам еще и опасностью нарушения теплового баланса Земли.

Другим, возможно, перспективным, путем решения энергетической проблемы может оказаться создание орбитальных солнечных электростанций.