В поисках энергии: Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики

«Если мы получим от солнечных батарей 10% всего производимого электричества к 2050 г., это будет большим достижением, — добавил Мейкок. — Теоретически мы можем выйти и на 15% или даже 20% без прорыва в технологии аккумулирования. Но 15% всей производимой в мире электроэнергии — это очень высокий показатель. Для этого потребуются триллионы долларов. Для бизнеса, который сегодня приносит более $100 млрд в год, это внушительная гора»22.

Глава 30 ЗАГАДКА ВЕТРА

Частный детектив Филип Марлоу по своему опыту знал, что ветрам, дующим из пустыни в лос-анджелесскую низину, следует уделять особое внимание.

«В тот вечер ветер дул из пустыни, — сказал он. — Это был один из тех жарких, сухих ветров санта-ана, которые спускаются с горных перевалов и заставляют вас напрячься. Когда дует санта-ана, может произойти все что угодно»1.

Но ни вымышленному детективу Филипу Марлоу, ни его создателю, писателю Рэймонду Чендлеру, наверное, и в голову не приходило, что калифорнийские ветра могут способствовать появлению глобальной индустрии.

Сильные ветра штата стали ключевым фактором быстрого превращения ветра в самый крупный и самый быстрорастущий источник возобновляемой энергии в мире. В США доля ветровой энергии за 10 лет выросла в 10 раз. В Германии на ветровую энергию приходится около 60% мощностей, использующих возобновляемые источники энергии, которые были созданы за последнее десятилетие.

Хотя ветроэнергетика стала крупным бизнесом, ее доля пока еще невелика — на нее приходится всего 4% электроэнергии, производимой в США. Она также более затратна, чем газовые и угольные электрогенерирующие мощности, правда, ее стоимость постепенно снижается.

Но надежды на расширение использования ветра очень велики. Министерство энергетики США, например, поставило цель довести долю ветроэнергетики до 20% в производстве электроэнергии к 2030 г. А одно из исследований предсказывает, что к 2030 г. ветер будет давать 22% всей электроэнергии, производимой в мире. Насколько осуществимы столь амбициозные цели?2

На пути развития ветроэнергетики немало препятствий. Чем более она успешна, т.е. чем больше ее доля в производстве электроэнергии, тем сложнее ее интегрировать в существующую систему. Ветер дует не все время и с разной силой. Этот источник непостоянен, и вы не можете рассчитывать на него всегда, когда он необходим. В результате ветровая энергия, как и солнечная, не очень подходит для постоянного покрытия базовой нагрузки. Когда сила ветра недостаточно велика, нужен другой источник. Иными словами, требуются дополнительные инвестиции в новые традиционные энергогенерирующие мощности. Непостоянство ветра также усложняет управление всей энергосистемой и поддержания баланса между различными источниками энергии. К тому же источники ветровой энергии, как правило, рассредоточены и зачастую удалены от населенных пунктов, что обуславливает потребность в сооружении линий электропередачи.

Сегодняшние ветрогенераторы нельзя назвать простыми, и к тому же они очень громоздки. Однако, хотя силовая электроника, средства автоматизированного управления и конструкция современного ветрогенератора высотой с 25-этажный дом довольно сложны, базовая концепция проста. Энергоресурс — ветер — предоставляется бесплатно матерью-природой. Ветра возникают вследствие вращения Земли, наличия неровностей на ее поверхности (горы, низины, океаны) и солнечного излучения — когда воздух нагревается, он расширяется, становится легче и поднимается вверх, а на его место устремляется более холодный воздух. Скорость воздушного потока при этом может быть небольшой (легкий ветерок), а может быть очень высокой (ураган). Прямое влияние солнца на температуру воздуха позволяет считать ветер одной из форм солнечной энергии.

Традиционная ветряная мельница преобразует кинетическую энергию ветра в механическую энергию. В ветрогенераторе механическая энергия преобразуется в электричество. Крупный ветрогенератор представляет собой небольшую электростанцию. Ветер, конечно, бесплатен, однако этого нельзя сказать о системе, необходимой для преобразования энергии ветра в электроэнергию и ее доставки потребителям. Сколько она стоит? Какие нужны инвестиции в другие источники энергии? Ограничивает ли это наши ожидания в отношении ветроэнергетики? Все это — предметы для дискуссий, а также часть загадки ветра — вопроса, насколько значительную роль он может играть в удовлетворении будущих потребностей в электроэнергии. БЕСПЛАТНОСТЬ ВЕТРА

Поначалу ветер использовали в качестве движущей силы для судов — он надувал паруса и помогал гребцам. Потом, примерно 1000 лет назад, появились ветряные мельницы. Они давали механическую энергию для выполнения двух важных функций — помола зерна и подачи воды, т.е. ее подъема, орошения и отвода. Это существенно снижало потребность в изнурительном ручном труде.