Почему «зеленая» энергетика может принести больше вреда, чем пользы?

В предыдущем материале этого цикла мы разобрались, почему же водород не стал универсальным топливом для автомобилей и энергетики. В комментариях читатели указывали, что автор не совсем прав и стоит ему присмотреться к солнечной или ветряной энергетике, которые уж точно решат все проблемы. Что же, давайте вместе разберёмся в данном вопросе.

На первый взгляд, альтернативная энергия на базе солнца и ветра дает одни плюсы. Тут и неисчерпаемые источники и сплошные выгоды для экономики и экологии. Европейские чиновники вовсю стараются продвинуть эту тему, и их чрезмерное усердие даже получило шутливое прозвище «зеленая повестка». Кроме того, в связи с планируемым переходом Европы и других стран на электромобили все чаще встает вопрос об изменении энергетической структуры в пользу подобных станций. В свою очередь, разработчики представляют смелые концепты транспортных средств, которые максимально должны использовать альтернативную энергию.

Если обратиться к истории, то изобретения, использующие ветер и солнце, будут чуть ли не первыми прорывными технологиями для человечества. Ветряные мельницы известны еще со II века до н. э., а парусный движитель привел не только к революции в судоходстве, но и к становлению колониальной системы. С помощью солнца и медных зеркал Архимед уничтожил вражеский флот во время осады Сиракуз в 214 — 212 годах до н. э. (долгое время это считалось легендой, но в 1973 греческий испытатель Иоаннис Саккас экспериментально доказал возможность подобной операции).

С тех пор появились крупные солнечные и ветряные конструкции различных типов, их составляющие постоянно улучшались и становились дешевле. В дискуссиях все чаще встречается мнение, что это чуть ли не вечный двигатель и пора использовать его потенциал. Сразу оговоримся, что сфера альтернативной энергетики очень заангажированная и политизированная тема, поэтому полагаться на точные цифры или отдельные заявления очень сложно. Попробуем зайти с другой стороны — взглянем на неочевидные моменты.

Однажды столкнулся с радикальным предложением: «Вот у нас за городом ТЭС [тепловая электростанция, как правило, они работают на угле] уже 40 лет дымит, нужно снести её, а на том месте поставить солнечные панели! То же самое, но воздух чище и уголь не нужен!». Давайте попробуем представить, во что выльется подобное решение. Для примера возьмём крупную, но не самую большую солнечную электростанцию (СЭС) Тэнгэр (расположена в пустыне Тэнгэр, округ Чжунвэй, Китай): мощность — около 1500 МВт, площадь — 43 км².

Теперь подберём соответствующий город (большой, но не самый крупный), например, Санкт-Петербург. По данным «Википедии», площадь города — 1439 км², обеспечивают его потребности электростанции суммарной мощностью около 4500 МВт. Получается, что с учётом мощности парка Тэнгэр и энергопотребления города нам потребуется около трёх таких СЭС. Но и это не все. Очевидно, что интенсивность солнечного излучения в китайской пустыне и в районе Санкт-Петербурга различна. Чтобы определить это значение, воспользуемся следующей картой:

Как видно, в пустыне Китая солнце «светит ярче» примерно в три раза. Следовательно, с учетом полученных коэффициентов можно посчитать, какую площадь займет СЭС, способная обеспечить потребности Санкт-Петербурга в электричестве (поправьте, если где-то вкралась ошибка):

43 км2 * 3 * 3 = 387 км2

(для сравнения, это площадь такого города, как Хабаровск, и больше, чем занимают Красноярск, Ростов-на-Дону, Краснодар или Владивосток).

Добавим к этому минимальный запас на увеличение потребления энергии городом в будущем, а также резерв на случай непредвиденных обстоятельств. Так мы получим, что СЭС займет территорию, равную минимум 30-40% самого города. Это значение может быть немного меньше, так как для наглядности мы взяли достаточно северный город. А может быть и больше, ведь на такой территории надо будет делать отступы из-за рельефа местности, к тому же следует предусмотреть множество дорог и площадок обслуживания.

Срок окупаемости СЭС и так растягивается на годы, а теперь представьте дополнительные затраты на очистку солнечных панелей при таких масштабах (особенно зимой при снеге или обледенении). А еще не забываем, что нужно будет решить проблему запаса энергии для использования в ночное время. Также роковыми для нашей СЭС могут стать повреждения при стихийных бедствиях или военных конфликтах.

Проблема масштаба будет присуща и транспорту на солнечных панелях. Для работы в привычных режимах и на адекватные дальности к автомобилю нужно будет присоединить десяток прицепов с солнечными панелями.

Если полностью перейти на СЭС, то экономике и экологии будет нанесен неочевидный, но значительный вред. Да, снизятся потребление ископаемого топлива и выбросы углекислого газа, но большие территории будут выведены из хозяйственного оборота. К тому же над поверхностью СЭС накапливаются массы разогретого воздуха, что при больших масштабах может повлиять на изменение микроклимата целых регионов, а также привести к гибели множества животных. Факт из «Википедии» (статья «Солнечная электростанция»): «На СЭС Айвонпа в Калифорнии в среднем одно насекомое или птица погибает каждые 2 минуты». Есть опасения, что при всемирном переходе на СЭС летающей живности вообще не останется.

Впрочем, если масса сильно разогретого воздуха будет двигаться в сторону населённой области, то жителей будет заботить не судьба бедных животных, а совсем другие проблемы.

А ещё напомним, что углекислый газ обвиняется как раз в глобальном потеплении.

Те же проблемы, но со своими особенностями, присущи и ветряным электростанциям (ВЭС). Если окупаемость солнечных станций растягивается на годы, то для ветряных она еще недостижима. Прямые заявления по этому поводу от официальных лиц автору не встречались, но даже в «Википедии» обтекаемо признаётся (статья «Ветряная электростанция»): «В настоящее время ещё проводятся исследования, которые призваны разъяснить экономическую эффективность ВЭС». Нам стесняться нечего, скажем прямо: если бы хоть какие-то положительные результаты были, о них бы уже везде раструбили.

Также для ВЭС характерны проблемы масштаба. Для больших мощностей нужно занимать огромные территории, и проблема еще усугубляется гигантским размером современных ветрогенераторов.

При этом следует учитывать, что ветрогенераторы — механические устройства. Их работа сопряжена с вибрациями и шумом (особенно вреден не слышимый человеческим ухом шум низкой частоты). Поэтому, кроме территории, занимаемой непосредственно самой СЭС, нужно предусматривать санитарные зоны для проживания людей и обитания животных. Сейчас обычно для санитарной зоны выделяется полоса шириной минимум 300 м, но при возрастании масштабов ВЭС эта величина будет также увеличиваться.

Но только шумом влияние на экологию здесь не ограничится. При работе ВЭС энергия ветра будет расходоваться на вращение лопастей, поэтому неизбежно изменение микроклимата в области размещения ветрогенераторов и за ними. Это может привести к непрогнозируемым последствиям: засухам, аномальным осадкам, резким колебаниям температуры и т.д.

Однако признаем честно, со многими недостатками альтернативной энергетики можно смириться, многие проблемы можно преодолеть. Но есть у неё одна роковая черта — нерегулируемая выработка энергии. Вдруг вопреки всем прогнозам случилось мало солнечных дней в году, вдруг уменьшилась сила ветра, вдруг рабочие поверхности СЭС и ВЭС покрыло снегом или льдом, вдруг еще что-то, и мы теряем эти источники энергии на неопределенный срок. Для предотвращения таких ситуаций недостающая мощность должна компенсироваться традиционными электростанциями.

Вот тут и кроется главная проблема СЭС и ВЭС. Если их масштабы станут всемирными, то где-то неподалеку должны стоять в резерве электростанции, готовые в любой момент выступить на подстраховку. Создание, обслуживание, поддержание их работоспособности потребуют огромных экономических и энергетических затрат, что поставит крест на хоть какой-то эффективности альтернативных источников.

Ознакомившись с доводами автора, читатель может воскликнуть: «Да запретить эти СЭС и ВЭС, один вред от них». Но это совсем не так! Просто на хрупкие плечи альтернативной энергетики хотят повесить ответственность за судьбу всего мира. Но СЭС и ВЭС для этого не предназначены. Их удел — это обеспечение небольших удаленных потребителей, использование в сложнодоступных местах, а также увеличение мощности в уже развитой и сбалансированной энергосистеме государства. Другими словами, СЭС будет оправданной на какой-нибудь далекой ферме, а ВЭС окажется незаменимой на автономной полярной станции. Ну и кто же откажется от дополнительных мегаватт «на всякий случай» в рамках энергосистемы предприятия или страны?

Подведём итоги: фанатичность, с которой сейчас идет навязывание альтернативной энергетики в западных странах, и отрицание очевидных фактов наводят на мысли если не о коррупции, то о желании освоить крупные бюджеты и попиариться на экологии. Для использования в автомобилях солнечные (и тем более ветряные) технологии пока не созрели.

Однако не будем отчаиваться. Если данный материал вызовет интерес, то в следующем выпуске рубрики обязательно найдем тот самый вечный двигатель!