1. Энергетика будущего
В конце XXI в. в качестве источников энергии будут использоваться термоядерные реакторы, генетически
модифицированные микроорганизмы, производящие водород, высотные ветровые и орбитальные солнечные
электростанции, а также приливные и волновые генераторы.
Все они будут связаны глобальной сверхпроводящей суперсетью
2. Энергетика будущего
Термоядерный синтез
Физики мечтают о получении
Поможет ли повышение эффективности суще- неограниченной энергии с мини-
ствующих технологий остановить глобальное по- мальным количеством вредных
отходов. Однако политики
тепление? Спасут ли положение новые экологиче- бледнеют, когда слышат, во что
ски чистые источники энергии? Пока рано на них обойдутся первые киловатт-
рассчитывать, но и сбрасывать их со счетов тоже часы такой энергии
Реакторы термоядерного син-
нельзя теза, в которых энергия выделя-
ется не при делении ядер, а при
Ч
тобы и дальше наслаждать- Hoffert),физик из Нью-Йоркского их слиянии, по всем прогнозам
ся образом жизни, к кото- университета. Поскольку нефть и являются лидерами энергетики
рому все мы так привыкли, газ дорожают, энергетика будет ста- будущего. С помощью гигантских
человечеству придется начать новиться все более «углеродной» сил, удерживающих нуклоны в
технологический марафон, финиш- из-за интенсивного использования ядре и дающих энергию Солнцу,
ная черта которого едва различима каменного угля. «В США, Китае и термоядерные энергетические
сквозь дымку грядущих десяти- Индии планируется строительство станции могли бы ежедневно
летий. Роберт Соколов (Robert H. 850 угольных электростанций, а давать гигаватты электроэнергии
Socolow) и Стивен Пакала (Stephen ведь ни одна из названных стран всего из нескольких килограммов
W. Pacala) из Принстонского уни- не подписала Киотский протокол, термоядерного топлива. А топли-
верситета набросали стратегиче- — замечает Хофферт. — К 2012 г. во для них — изотопы водорода,
ский план первых 50 лет борьбы за объемы выбросов из этих станций которые можно получать из обыч-
сокращение выбросов углекислого в 5 раз превысят уменьшение, ной морской воды и распростра-
газа, столь необходимой после достигнутое благодаря Киотскому ненного в природе лития. Такой
многих десятилетий необузданного соглашению». реактор не производил бы никаких
загрязнения атмосферы. Своев- Даже если план А сработает, и парниковых газов, а также давалбы
ременно и продуманно применяя нынешняя молодежь к выходу на относительно мало низкорадиоак-
существующие технологии, первых пенсию завершит первый этап тивных отходов, которые сталибы
результатов можно добиться без марафона, состязание будет выи- безопасными всего через 100 лет.
ущерба для мировой экономики. грано лишь наполовину. В 2056 г. «Если на термоядерной электро-
Это так называемый план А. эстафета будет передана новому станции произойдет авария,
Однако успех задуманного зави- поколению, которому предстоит радиоактивное загрязнение уже на
сит от того, сможет ли общество ис- пройти следующую, более трудную расстоянии 1 км от нее будет столь
пользовать весь спектр технологий часть забега и сократить объем вы- слабым, что даже не придется
сокращения выбросов CO2, чтобы бросов углекислого газа в два раза эвакуировать население», — гово-
устранить заветные семь секторов, по сравнению с 2016 г. рит Фаррох Наджмабади (Farrokh
каждый из которых соответствует Рано или поздно мир осознает Najmabadi), возглавляющий Центр
захоронению 25 млрд. т углекисло- необходимость плана Б, заклю- энергетических исследований при
го газа в подземных хранилищах. чающегося в разработке новых Калифорнийском университете в
Любая отсрочка старта — и мы технологий, которые позволили Сан-Диего.
можем сойти с дистанции. Неко- бы получать 10–30 ТВт электроэ- Вопрос в том, удастся ли нам
торые ученые полагают, что для нергии, не выбрасывая ни одной овладеть энергией термоядерно-
стабилизации обстановки к 2056 г. тонны углекислого газа. В научных го синтеза в XXI в., или придется
человечеству придется сократить кругах этот вопрос обсуждается с ждать следующего столетия. «Еще
разрыв на 18 секторов, а не на 1960-х гг., и сейчас настало время 10 лет назад многие ученые под-
7, как предсказывают Соколов и заняться им всерьез. «Если мы не вергали сомнению возможность
Пакала в своих моделях, получив- начнем создавать инфраструктуру термоядерного синтеза даже в ла-
ших широкую известность (см. в для революционного изменения бораторных условиях», — отмечает
этом номере: Пакала С. и Соколов Р. энергетической системы, — преду- Дэвид Болдуин (David E.Baldwin),
Секторы газа ). преждает Хофферт, — то безнадеж- руководитель группы энергетиков,
Ошибочно полагать, что количе- но опоздаем». курирующих самый крупный в
ство выбросов углекислого газа в Но что именно мы должны США термоядерный реактор DIII-D.
атмосферу будет расти медленнее, создавать? Давайте рассмотрим не- Однако за последние 20 лет физики
чемобъемы промышленного про- сколько наиболее перспективных значительно усовершенствовали
изводства и энергопотребления, проектов, а также заманчивых, но, конструкцию токамаков — реак-
считает Мартин Хофферт (Martin I. к сожалению, фантастических идей. торов, в которых магнитное поле
1
3. Энергетика будущего
ПЛАН Б: ЧЕМ РАНЬШЕ, ТЕМ ЛУЧШЕ
Чтобы стабилизировать концентрацию углекислого
газа в атмосфере, необходимо в течение следую-
щих 50 лет остановить увеличение объемов выбро-
са CO2 и удерживать их на одном уровне. Чтобы
предотвратить катастрофическое глобальное
потепление, необходимо устранить разрыв между
желаемым и действительным. Физик Мартин Хоф-
ферт из Нью-Йоркского университета считает, что
расхождение может расти намного быстрее, чем
прогнозирует Роберт Соколов из Принстонского
университета. Стандартный сценарий 7 секторов
предполагает, что и энергопотребление на доллар
ВВП, и количество выброшенного в атмосферу
диоксида углерода на киловатт произведенной
энергии будут постоянно уменьшаться. Однако
Хофферт указывает, что Китай и Индия возвраща-
ются к высокоуглеродной энергетике и вводят в
эксплуатацию все новые угольные электростанции,
что неизбежно приведет к увеличению количества
выделяемого CO2 на киловатт произведенной
энергии. Это соотношение перестало уменьшаться
и в США. Соколов признает, что проект 7 секто-
ров предусматривает значительное увеличение
эффективности энергетики и переход на возобнов-
ляемые источники энергии. Так или иначе, рево-
люционные технологии понадобятся во второй
половине XXI в., чтобы постепенно свести объем
выбросов углекислого газа до нуля
гигантских электромагнитных шек в течение нескольких минут. всего 11 лет ядерные реакторы уже
катушек удерживает внутри торои- Современным реакторам хватает работали на подводных лодках.
дальной камеры ионизированную энергии, чтобы удерживать плазму Термоядерный синтез — гораздо
плазму, разогретую до 100 млн. °С. лишь несколько десятков секунд. более сложная проблема, и многие
«Теперь мы знаем, что термоядер- Проект ITER призван решить ученые считают, что потребуется
ный синтез возможен, — говорит три основных вопроса. В первую 20–30 лет экспериментальных ра-
Болдуин. — Вопрос в том, удастся очередь он должен показать, что бот на реакторе ITER, прежде чем
ли сделать его экономически вы- большой токамак способен управ- появятся первые промышленные
годным. Полагаю, нам потребу- лять реакцией слияния дейтерия термоядерные станции.
ется 25–30 лет, чтобы превратить и трития с получением гелия Наджмабади смотрит на вещи
экспериментальные установки в достаточно долгое время, чтобы более оптимистично. Он возглавля-
промышленные реакторы». выделяемая энергия в 10 раз пре- ет рабочую группу, разработавшую
До сих пор политики неохотно высила потребляемую. Кроме того, три эскизных проекта промышлен-
финансировали термоядерные необходимо проверить, можно ли ных энергетических реакторов. По-
исследования. Свет в конце тонне- использовать быстрые нейтроны, следний вариант, ARIES-AT, менее
ля забрезжил лишь спустя 20 лет получающиеся в результате реак- требователен к площадям капи-
после того, как впервые был пред- ции, для облучения лития и регене- тальной застройки, чем ITER, что
ложен проект создания на юго- рации трития. Третья цель состоит существенно уменьшает затраты на
востоке Франции Международного в том, чтобы объединить широкий строительство. В проекте ARIES-AT
экспериментального термоядерно- спектр технологий, необходимых мощность реактора составляет 1
го реактора (ITER). Если строитель- для создания промышленных тер- ГВт, а 1 кВт•ч стоит около 5 центов,
ство новой установки стоимостью моядерных реакторов. что сопоставимо с современными
$10 млрд. начнется в 2007 г., она Даже если ITER решит постав лен- ценами на электроэнергию, по-
будет введена в эксплуатацию не ные задачи, энергосеть не получит лучаемую на ТЭЦ за счет сжигания
раньше 2016 г. Между тем в Индии, ни одного ватта электричества. Но нефти и газа. Наджмабади уверен,
Китае и Корее близится заверше- это будет важнейшее достижение что если разработку промышлен-
ние проектов токамаков, которые в области термоядерного синтеза. ного термоядерного реактора
покажут, могут ли сверхпроводя- В 1942 г. Энрико Ферми наблюдал вести параллельно со строитель-
щие катушки удерживать горящую первую самоподдерживающуюся ством ITER,то уже к середине века
плазму внутри магнитных лову- цепную ядерную реакцию. Спустя термоядерный синтез займет
2
4. Энергетика будущего
и сконцентрирована в сильные
потоки. Однако самые мощные и
наиболее постоянные потоки на-
ходятся на очень большой высоте.
По оценкам Хофферта, примерно
две трети всей ветровой энергии
на планете скапливается в верхних
слоях тропосферы, далеко за пре-
делами досягаемости современных
ветровых электростанций.
Кен Калдейра (Ken Caldeira) из
Вашингтонского института Карнеги
посчитал, как изменяется энергия
ветра в зависимости от высоты,
широты и сезона. Выяснилось, что
«золотая жила» ветровой энерге-
тики находится на высоте 10 тыс.
м между 20° и 40° с.ш. В небе над
Соединенными Штатами, Европой,
Китаем и Японией энергия ветра
достигает 5–10 кВт/м2. Ветровой
поток может отклоняться, но он
никогда не останавливается.
Реактор термоядерного синтеза ITER станет первым токамаком, который будет произво- Чтобы ветер мог внести в ко-
дить гораздо больше энергии, чем потреблять. Его пуск намечен на конец следующего
десятилетия. Эксперты по термоядерному синтезу уже планируют создание реактора пилку человечества тераватты
следующего поколения, который получил название DEMO. Это будет первая промышлен- энергии, инженерам придется
ная электростанция, работающая на том же источнике энергии, что и звезды придумать способ разработки этой
«золотой жилы». На данный момент
прочные позиции в мировом энер- чится приблизительно через 50
в стадии активной разработки на-
гокомплексе. лет. Синтезированный уран можно
ходятся три «высотных» проекта.
По мнению Хофферта, у термоя- было бы использовать на обычных
Компания Magenn Power в Оттаве
дерного синтеза будет еще больше атомных станциях. «Сторонники
планирует в следующем году вы-
преимуществ, если использовать термоядерного синтеза не хотят
пустить на рынок свою последнюю
быстрые нейтроны из токамаков пятнать экологически чистый
разработку. Вращающийся генера-
для получения урана из тория. образ энергетических станций
тор, заполненный гелием, подни-
Запасы последнего относительно будущего, — замечает Хофферт. —
мается на специальной привязи на
велики, в то время как уран закон- Однако гибридные реакторы тоже
122 м над поверхностью земли и
имеют право на существование».
действует на основе эффекта Маг-
Высотный ветер нуса. Устройство размером с авто-
Ветра, дающие наибольшее бус будет выдавать 4 кВт мощности
количество энергии, дуют гораз- и обойдется покупателю примерно
до выше того уровня, на котором в $10 тыс. (без учета стоимости ге-
находятся турбины современных лия). К 2010 г. компания планирует
ветровых электростанций. Но- наладить выпуск 1,6-мегаваттных
вые проекты метят в заоблачные конструкций размером с футболь-
выси, возможно, даже в высотные ное поле.
ветровые потоки «Мы полагаем, что аэроста-
Ветер — это солнечная энер- ты в высотных ветрах окажутся
гия в движении. Примерно 0,5% неуправляемыми», — говорит Эль
солнечного света, поступающего в Грениер (Al Grenier) из компании
Стеллараторы по принципу работы схожи Sky WindPower в Рамоне, Калифор-
атмосферу Земли, преобразуется
с токамаками, но в них используются
в кинетическую энергию воздуха. ния. Он предлагает использовать
магниты намного более сложных форм,
что позволяет удерживать шнур из сверх- Атмосферный столб над каждым автожирные конструкции, которые
горячей плазмы (отмечено оранжевым). квадратным метром поверхности будут ловить ветер несколькими
Рабочая группа ARIES проводит анализы Земли содержит в среднем 1,7 Вт вертолетными лопастями. Если
предлагаемых конструкций на предмет поднять такой механизм на высоту
пригодности для промышленных энерге-
кинетической энергии. К счастью,
тических стеллараторов она распределена неравномерно 10 тыс. м, он будет выдавать 90%
3
5. Энергетика будущего
своей предельной мощности, в Веревочновоздушная лестница места на Земле, но при вводе их в
то время как из-за непостоянства поднимается и опускается, вращая эксплуатацию необходимо достичь
ветров у поверхности Земли назем- расположенный на Земле генера- договоренности с национальными
ные турбины реа- тор. Моделирование такой системы авиакомпаниями об ограничении
лизуют лишь 50% своего по- показывает, что одна лестница, до- движения воздушного транспорта
тенциала. Сейчас компания Sky стигшая ветрового потока, может в окрестности таких установок.
WindPower ищет $4 млн., чтобы вырабатывать мощность до 50 МВт. Грениер указывает, что такой пре-
создать опытный образец мощно- Пока названные высотные цедент уже существует: ВВС США
стью 250 кВт. устройства не прошли серьезных уже давно запускают огромные
На стадии концептуальной раз- испытаний, нельзя сказать, как они привязные аэростаты, парящие
работки на ходится веревочно будут держаться в реальной атмос- на большой высоте над южными
воздушная лестница, придуман- фере под воздействием турбулент- границами страны.
ная астронавтом Вуббо Оккелсом ности, сильных порывов ветра и В целом, оценивая рассмотрен-
(Wubbo J. Ockels) и его студентами ударов молний. Непомерно высо-
из Делфтского технологическо- кие эксплуатационные расходы
го университета в Нидерландах. могут привести к провалу данных
Устройство Оккелса будет со- проектов. Кроме того, существуют
стоятьиз множества управляемых определенные административные
компьютером воздушных змеев, сложности. Воздушные ветровые
соединенных длинной веревкой. станции занимают не так много
Веревочно-воздушная лестница будет
Автожиры, разработанные фирмой Sky WindPower, будут подниматься на высоту 3 км и состоять из нескольких С-образных воз-
затем переходить в режим генерации. За положением аппарата будет следить компьютер, душных змеев (см. рис.), парасейлов или
управляющий наклоном четырех пропеллеров крыльев, закрепленных в верхней части
привязи. Каждый элемент будет оснащен
датчиками и двигателями, чтобы регули-
ровать положение в процессе поднятия
и спуска. Такая схема позволит оставить
тяжелые генераторы на Земле
Наполненный гелием ротор будет ловить
ветер тканевыми лопатками и вращать
Летающие ветровые генераторы, производство которых Magenn Power планирует начать генераторы, закрепленные на тросах, по
к 2010 г., смогут подняться гораздо выше самых крупных современных турбин и будут которым электричество будет передавать-
почти на треть же их пропеллеров ся на Землю
4
6. Энергетика будущего
ные проекты по меркам революци- цию первой установки в $305 млрд. гии, — утверждает Хофферт. — Он
онных технологий, можно сделать (в долларах США 2000 г.), и проект рентабельнее и проще в реализа-
вывод, что использование вы- был свернут. ции, чем управляемый термоядер-
сотных ветров вполне доступно и С тех пор космические техноло- ный синтез». Тем не менее, проект
даже заманчиво. гии и солнечная энергетика сдела- SSP финансируется по остаточному
ли большой шаг вперед, и проект принципу, тогда как вложение $10
Космическое зеркало космической солнечной электро- млрд. в создание термоядерного
Если разместить гигантскую станции (space solar power, SSP) реактора в Европе было одобрено.
солнечную батарею на околозем- занимает лидирующие позиции С 1995 по 2003 гг. NASA финанси-
ной орбите, где солнце светит среди перспективных направле- ровало сокращенную программу
наиболее ярко и непрерывно, то ний развития энергетики. Хофферт исследований, в ходе которой
наземная солнечная энергетика обращает внимание на два самых были разработаны различные
станет ненужной. Однако не все больших преимущества, благодаря варианты реализации и отдельные
так просто которым космические солнечные компоненты SSP. Планировалось
В 1968 г. Питер Глейзер (Peter батареи могут оказаться предпо- использовать тонкие фотоэлек-
Glaser) высказал идею о спутниках чтительнее своих наземных собра- трические пленки, высокотем-
размером с целые города, со- тьев. На геостационарной орбите, пературные сверхпроводники и
бирающих в открытом космосе где нет ни земной тени, ни атмос- инфракрасные лазеры для пере-
энергию солнечного света и по- феры, средняя мощность потока дачи энергии на наземную при-
сылающих ее на Землю с помощью солнечного света в 8 раз выше, чем емную антенну. Разработчикам
невидимого СВЧ-излучения. Тогда на поверхности планеты. Солнце SSP удалось минимизировать вес
такой проект казался фантастич- светит всегда, и космические стан- оборудования и тем самым снизить
ным несмотря на то, что его автор ции могли бы стабильно выдавать стоимость вывода его на орбиту.
был президентом Международного солидную мощность в энергосеть. И все же отношение энергетиче-
общества солнечной энергетики. Ректификационная антенна (рек- ского выхода к весу оборудования
Но когда в 1970-х гг. разразился не- тенна), раскинутая на поверхности оказалось слишком низким: всего
фтяной кризис, и цены на топливо Земли на несколько квадратных лишь сотни ватт на килограмм по-
взлетели до небес, инженеры NASA километров, могла бы преобразо- лезной нагрузки. Пока не удастся
обратили на идею Глейзера при- вывать в электрический ток 90% повысить этот показатель, около-
стальное внимание. Вплоть до 1979 СВЧ-излучения даже в пасмурную земные солнечные электростанции
г. Разработка новой технологии погоду. не смогут составить конкуренцию
казалась реально осуществимой «SSP — это перспективный и эко- другим возобновляемым источни-
задачей. Затем исследователи оце- логически чистый источник энер- кам энергии.
нили стоимость ввода в эксплуата- Однако технический прогресс
может коренным образом изме-
нить ситуацию. Сейчас разраба-
тываются более легкие и более
эффективные фотогальванические
материалы. Например, в мае 2006 г.
исследователи из Невшательского
университета в Швейцарии сооб-
щили об изобретении новой техно-
логии получения фотоэлементов
из аморфного кремния на прочной
подложке. С их помощью можно
было бы повысить удельную мощ-
ность до 3,2 кВт на килограмм по-
лезной нагрузки. «Звучит оптими-
стично, — говорит Джон Манкинс
(John C. Mankins), возглавлявший
программу солнечной энергетики
NASA с 1995 до 2003 гг., — однако
больше всего хлопот доставля-
ют не фотоэлементы, а опорные
Гигантский аккумулятор энергии Солнца на геостационарной орбите мог бы работать конструкции и система управления
днем и ночью при в любую погоду. Изображенная здесь энергетическая станция собирала станцией». Для решения проблемы
бы 4 ГВт солнечной энергии и превращала ее в СВЧ-излучение мощностью 1,8 ГВт. При-
нимающая его ректенна выдавала бы в централизованную сеть 1,1 ГВт электричества
необходимо усовершенствовать
5
7. Энергетика будущего
космическую транспортную систе- обходится относительно недорого.
му и сократить стоимость вывода С помощью наночастиц другого
на орбиту 1 кг полезного груза с типа можно сделать солнечную
десятков тысяч до сотен долларов. энергетику более конкуренто-
Японское аэрокосмическое способной в плане стоимости. В
агентство JAXA в прошлом году окрестностях Сан-Франциско ком-
объявило о своем намерении за- пания Nanosolar строит завод, кото-
пустить к 2010 г. спутник, который рый будет производить 200 млн.
развернет огромные солнечные фотоэлементов в год. На длинные
батареи и будет передавать на рулоны ультратонкой пленки будет
наземную станцию энергию в виде наноситься наноскопический слой
СВЧ-излучения или лазерного луча медь-индий-галий-диселенида, ча-
мощностью 100 кВт. Долгосрочная стицы которого будут самооргани-
программа NASA предусматривает зовываться в светопоглощающую
Титановые нанотрубки, изготовленные в
к 2020 г. вывод на орбиту прото- Университете штата Пенсильвания, увели-
структуру. Исполнительный дирек-
типа солнечной энергетической чивают светопоглощающую способность тор Nanosolar надеется, что ком-
установки мощностью 250 МВт в солнечных элементов в 10 раз пании удастся снизить стоимость
рамках подготовки к введению в производимой энергии до $0,5/Вт.
строй промышленных орбиталь- электрических элементах, увели- Не остались безучастными и
ных солнечных энергетических чивая их эффективность и снижая энергетические гиганты. Корпора-
станций гигаваттной мощности стоимость. ция Shell учредила дочернюю ком-
еще десятилетие спустя. КПД большинства сложных и панию по производству солнечных
Ранее NASA одобряло подобные дорогих кремниевых солнечных батарей, а British Petroleum в июле
грандиозные проекты солнечной батарей второго поколения не пре- 2006 г. запустила совместный с
энергетики будущего, но два года вышает 22%. Применение новых Калифорнийским технологическим
назад, когда приоритеты агентства материалов с квантовыми точками институтом пятилетний проект,
сместились в сторону исследова- позволит удвоить их производи- нацеленный на создание высоко-
ния космоса, эти работы были в тельность, если открытия, о кото- эффективных фотоэлементов на
значительной степени приостанов- рых было заявлено в марте 2006 г., основе кремниевых наностержней.
лены. оправдают возлагаемые на них на-
дежды. Квантовые точки размером Глобальная суперсеть
Нанотехнологические солнеч- менее 10 нм уже были получены Революция энергосистемы не-
ные элементы группой ученых из Национальной мыслима без создания всепланет-
Используя материалы со специ- лаборатории возобновляемых ной сверхпроводниковой электро-
ально спроектированной мо- источников энергии в Колорадо сети
лекулярной структурой, можно и Лос-Аламосской национальной «Использование возобновляемых
повысить весьма скромную лаборатории в Нью-Мехико. источников энергии связано с фун-
производительность солнечных Когда солнечный свет попада- даментальной проблемой спроса и
батарей ет в кремниевые фотоэлементы, предложения», — отмечает Хоф-
5 ГВт — это ничтожные 0,038% от большая его часть преобразуется в ферт. Солнечный свет, ветер, при-
общего количества потребляемой тепло. В лучшем случае один фотон ливы и растительное биотопливо
в мире энергии. Полвека спустя по- может выбить один электрон. довольно непредсказуемы и, как
сле появления солнечных батарей Благодаря квантовым точкам рас- правило, сконцентрированы там,
именно такое количество произ- ширяется рабочий диапазон длин где нет людей. В принципе, можно
водимой энергии приходится на волн, и каждый фотон выбивает из было бы создать трансконтинен-
долю фотоэлектрических энерго- атомов до семи электронов. К со- тальные ЛЭП из сверхпроводящих
систем. Если говорить о мощности жалению, многие выбитые электро- материалов, охлажденных почти до
нереализованного потенциала, то ны вскоре рекомбинируют, и иссле- абсолютного нуля и передающих
гелиоэнергетика просто не имеет дователям предстоит еще решить, мощные токи на огромные расстоя-
себе равных. как заставить их течь по проводам. ния практически без потерь.
Даже если орбитальные энерге- Кроме того, для производства на- В июле 2006 г. компания BOC
тические модули никогда не ото- нокристаллов с квантовыми точка- Group из Нью-Джерси приступила
рвутся от Земли, нанотехнологии ми необходимо найти материалы, к прокладке 350 м сверхпрово-
могут сделать Солнце более вос- менее вредные для окружающей дящего кабеля в Олбани, штат
требованным. Сейчас инженеры среды, чем используемые сегодня Нью-Йорк. Охлаждаемый жидким
работают с различными материа- свинец, селен и кадмий. Несмотря азотом, он сможет передавать до
лами, которые заменят кремний, на высокотехнологичное название, 48 МВт электрической мощности
господствующий сегодня в фото- изготовление таких кристаллов при напряжении 34,5 кВ.
6
8. Энергетика будущего
проекта: 240-мегаваттную прилив- проработает не менее 100 лет.
ную электростанцию во Франции и Экологи опасаются, что прилив-
20-мегаваттную приливную элек- ная плотина нарушит экосистему
тростанцию в канадской Новой речной дельты. Питер Френкель
Шотландии. Недавно Китай ввел (Peter Fraenkel) считает, что уста-
в эксплуатацию 40-киловаттную новка турбин SeaGen, разрабо-
станцию в Дайшане. Шесть 36-ки- танных компанией Marine Current
ловаттных турбин скоро заработа- Turbines, гораздо предпочтитель-
ют в нью-йоркской реке ИстРивер, нее строительства дамбы. Не-
а летом 2007 г. будет запущена большие электростанции, установ-
первая коммерческая приливная ленные вдоль всего побережья
электростанция в Португалии. туманного Альбиона, смогут произ-
Инвесторы и правительства строят водить не меньше энергии, чем
Глобальная сеть, схема которой была
куда более грандиозные планы.
предложена в 1981 г. Букминстером Самые честолюбивые замыслы
Фуллером(Buckminster Fuller), связывает вынашивают британцы: аналитики
все населенные континенты и содержит полагают, что с помощью океана
минимум трансокеанских участков
можно удовлетворить 20% потреб-
В 2004 г. был разработан эскиз- ности Соединенного королевства
ный проект суперсети, передаю- в электричестве и выполнить все
щей одновременно электричество обязательства, наложенные Киот-
и водород. Планируется, что жид- ским протоколом. В июле 2006 г.
кий водород, охлаждающий сверх- правительство Великобритании
проводящие провода, можно будет одобрило разработку технико-
использовать в топливных элемен- экономического обоснования Волновой электрогенератор, разрабо-
тах гибридных автомобилей. проекта 16-километровой дамбы в танный компанией Ocean Power Delivery,
вырабатывает электричество, прогибаясь
Если будет создана трансконти- дельте реки Северн. Стоимость ис-
в местах соединения отсеков при прохож-
нентальная суперсеть, то солнеч- полинского сооружения составит дении под ними волн. Энергоустановка
ные батареи в Австралии и ве- $25 млрд., а накатывающие на него Pelamis подныривает под высокие волны, и
тровые электростанции в Сибири приливы будут вырабатывать мощ- поэтому сильные штормы ей не страшны
смогут передавать энергию в США ность 8,6 ГВт. Ожидается, что дамба
Севернская дамба, но их постройка
и Европу. Однако на строительство потребует меньших капиталовло-
такой грандиозной инфраструк- жений и нанесет меньше вреда
туры, скорее всего, уйдет не одно окружающей среде.
десятилетие и не один триллион Справедливость заявлений
долларов. Френкеля можно будет проверить,
Волны и приливы когда приливной генератор, соору-
Бушующий океан — это очень жаемый его компанией на озере
мощный, но практически невос- Стрэнфорд в Ирландии, начнет
требованный источник энергии. выдавать в среднем 540 кВт мощ-
Поэтому некоторые компании ности. Своеобразная подводная
работают над тем, чтобы обу- мельница имеет два винта, находя-
здать энергию волн щихся с двух сторон опоры, заце-
«Люди всерьез задумались об ментированной в морском дне.
энергии океана на 20 лет поз- «Главное преимущество при-
же, чем о силе ветра, — говорит ливов и отливов заключается в их
Роджер Бедард (Roger Bedard), полной предсказуемости, — го-
эксперт по океанической энергии ворит Бедард. — Но в глобальном
из Исследовательского института масштабе их энергия не спасет
электрической энергии. — Но что- мир: на Земле слишком мало мест,
бы наверстать упущенное, 20 лет где наблюдаются достаточно бы-
определенно не потребуется». стрые приливные течения».
В 1980-х и 1990-х гг. привержен- Приливная электростанция фирмы Marine Сильные волны более каприз-
цы использования энергии волн
Current Turbines состоит из нескольких ны, зато встречаются практически
подводных турбин. Винты диаметром 20 м повсюду. Анализ, проведенный
и приливов могли сослаться лишь вращаются под действием приливных тече-
на два успешных коммерческих ний и могут быть подняты на поверхность группой Бедарда, показал: даже
для техобслуживания если лишь 20% пригодного для
7
9. Энергетика будущего
энергетического использования набор генов, необходимых для
побережья оснастить волновыми поддержания жизни в управляе-
электростанциями с 50% КПД, то мой среде, богатой питательными генной инженерии можно моди-
их мощность превысит совокупную веществами. «Первая синтетиче- фицировать растения и водоросли
мощность всех гидроэлектростан- ская прокариотическая клетка так, чтобы они могли самоопылять-
ций США. будет получена в ближайшие два ся, а также выдерживать засухи
Четыре компании недавно закон- года, а геном искусственной эука- и нашествия вредителей. Новые
чили морские испытания волновых риотической клетки планируется зерновые культуры будут давать
энергетических установок. Фирма создать не позже, чем через 10 много клетчатки, которую синтети-
Ocean Power Delivery вскоре начнет лет», — считает ученый. ческие микроорганизмы будут пре-
получать 2,25 МВт энергии с трех В недалеком будущем появятся вращать в топливо. Чу полагает, что
120-метровых энергетических уста- новые микроорганизмы, которые биологические процессы намного
новок Pelamis, находящихся у бере- будут захватывать углекислый газ, эффективнее, чем тепловой гидро-
гов Португалии. Если все пойдет по выходящий из дымовых труб ТЭЦ, лиз, с помощью которого сегодня
плану, то компания установит еще и превращать его в природный газ. производят этанол.
30 машин. Счастливого плавания! «На Земле обитают тысячи, а может, Цены на нефть приближаются к
и миллионы микроорганизмов, на- $80 за баррель, и энергетические
Микробиологическая энерге- деленных такими способностями, биотехнологии не могут ждать,
тика — говорит Вентер. — Разумеется, пока ученые научатся синтезиро-
Генные инженеры верят в воз- ни один из них не выживет на про- вать живые клетки. Кембриджская
можность создания синтети- мышленной электростанции, и мы компания GreenFuel построила
ческой формы жизни, которая просто позаимствуем фрагменты фермы для разведения водо-
позволила бы нам выращивать их ДНК и создадим синтетические рослей, превращающих в био-
энергию, как сейчас мы выращива- виды. Кроме того, мы разрабатыва- логическое топливо до 40% CO2,
ем продукты питания ем биологические системы, кото- вырабатываемого местными ТЭЦ.
«Мы рассматриваем геном как рые под действием солнечного Специалисты компании утверж-
программное обеспечение и даже света будут производить водород в дают, что крупная ферма рядом с
как операционную систему, управ- процессе фотосинтеза». электростанцией мощностью 1 ГВт
ляющую работой клетки, — гово- Недавно директор Национальной может давать 190 млн. л этанола в
рит Крэг Вентер (J. Craig Venter). — лаборатории им. Лоуренса Стивен год. «Согласитесь, выгодное произ-
Пришло время обновить ее». В мае Чу (Steven Chu) объявил о подго- водство, — замечает Чу. — Более
2006 г. Вентер выступил на конфе- товке крупного энергетического того, оно помогает нам охранять
ренции «Синтетическая биология проекта, предусматривающего природу».
2.0», многие участники которой использование энергии Солнца
пытаются получить генетически для получения автомобильного
модифицированные организмы. топлива. Он считает, что с помощью
Планируемая глубина генетических
изменений такова, что получен-
ные клетки можно будет отнести
к синтетическим видам. Вентер
разработал несколько высокоэф-
фективных методов расшифровки
генома человека и недавно осно-
вал компанию Synthetic Genomics,
занимающуюся производством
генетически модифицированных
клеток. Он уверен, что в ближай-
шее десятилетие эта новая отрасль
составит серьезную конкуренцию
нефтехимической промышленно-
сти.
Возможно, такая оценка слишком
оптимистична: пока никто не смог
изготовить синтетическую живую
клетку. Однако Вентер уже добился
определенного успеха в области Теплицы и подводные плантации когда-нибудь заселят специально выведенными микро-
создания искусственной хромо- организмами, водорослями и растениями, пособными производить водород, поглощать
сомы, содержащей минимальный углекислый газ и превращать зерновые в топливо
8
