скачать книгу бесплатно
Во-вторых, в промышленно развитых странах уже известны и продолжают разрабатываться новые альтернативные источники энергии.
Движение альтернативистов
Сразу после работ Римского клуба некоторые люди решили, что «жить нужно иначе», и стали строить «альтернативные» поселки и «альтернативное» общество. Они честно пытались создать общество, исповедующее альтернативные системы нравственных ценностей и живущее за счет приливной, солнечной энергии и других «экологичных» форм энергетики.
Что получилось реально? Никаких альтернативных источников энергии в те далекие 1960-е создать не удалось. «Альтернативисты» разбежались, и ни один из их поселков не сохранился.
Как и во многих других случаях, «альтернативисты» поторопились. Потому что создать альтернативную энергетику за 2 месяца или даже за 2 года сложновато, но если в этом направлении работать, то уж за 20 лет результат будет.
Тем более, альтернативисты были кучкой энтузиастов, практически без финансирования и без властной поддержки, а теперь планы перехода на альтернативные источники энергии вынашивают могучие государства.
Планы перехода на альтернативные источники
США являются крупнейшим потребителем нефти в мире. Сейчас США импортируют почти 60 % от ежедневно потребляемых 21 млн баррелей нефти. Американский институт нефти прогнозирует, что 95 % доступных источников нефти в мире будут исчерпаны в ближайшие 56 лет, оставшиеся 5 % иссякнут через 88 лет. Таким образом, человечеству дано максимум 50–60 лет, чтобы найти замену традиционной нефти.
Тут надо заметить, что нефть «кончается» уже не первое столетие. Первое предсказание о том, что она скоро кончится, поступило в 1875 г.
По данным Американского института нефти, 43 % нефтепродуктов используется в качестве топлива для автомобилей. Поэтому упор делается на поиск вещества, способного заменить традиционный бензин.
К тому же все время повышаются экологические требования к токсичности отработанных газов двигателей. В итоге все чаще стали применять так называемые альтернативные топлива: сжатый и сжиженный природный газ; топлива, получаемые из природного газа, угля и, что самое главное, из возобновляемых источников энергии: растительных спиртов и масел.
С 1 января 2006 г. в США действует закон, стимулирующий использование альтернативных источников энергии. Цель этого – сократить потребление нефти. Тем, кто готов использовать альтернативные источники энергии и энергосберегающие технологии, будет в общей сложности выделено 14,5 млрд долларов налоговых кредитов.
Покупателю автомобиля с гибридными двигателями могут дать налоговые кредиты до трех с половиной тысяч долларов на человека в зависимости от типа машины.
Буш выразил надежду, что в результате этих инициатив к 2050 г. США удастся заменить альтернативными источниками энергии до 75 % нефти, импортируемой в настоящий момент из стран Ближнего Востока[50 - lenta.ru].
Не спят и международные организации. ЕЭК ООН уже приняла резолюцию о переводе к 2020 г. 23 % европейского автотранспорта на альтернативные виды топлива, в том числе 10 % – на природный газ, 8 % – на биогаз и 5 % – на водород.
Газ вместо бензина
Из всех ископаемых энергоносителей природный газ меньше всего загрязняет окружающую среду.
Главная трудность перехода на газ – это создание соответствующей инфраструктуры: заправочных станций, хранилищ топлива, системы подачи газа на заправки и т. д. Когда все «заточено» под бензин, трудно что-то менять по частям. Если менять – то всю систему, а это ведь приличные расходы.
Газовая промышленность Германии инвестирует в развитие газовых заправочных станций в общей сложности 250 млн евро. По всей Германии находятся в эксплуатации примерно 1000 газораздаточных колонок. На территории Германии зарегистрировано 45 000 автомобилей с газовым двигателем. По плану к 2012 г. на германских улицах будут ездить 500 000 автомобилей на природном газе.
Энергетика растительных масел и спиртов
И теоретически, и практически доказано, что в двигатели автомобилей вполне можно заливать растительные масла – подсолнечное, хлопковое, соевое, льняное, пальмовое, арахисовое, сурепное и др.
Их можно использовать в исходном виде или после химической обработки, а также в смеси с нефтяными топливами или спиртами.
Создавая дизельный двигатель 100 лет назад, Рудольф Дизель использовал арахисовое масло. И лишь позднее оно было заменено нефтепродуктами, которые сегодня так резко подорожали.
В смеси с нефтепродуктами рапсовое масло дает биодизель: чуть ли не лучшее горючее для моторов с самовоспламенением. В Германии работает около 1000 заправочных станций, где предлагается биодизель, который примерно на 20 % дешевле обычной нефтяной солярки.
Рапсовое масло используется и в чистом виде. В отличие от биодизеля чистое рапсовое масло не взрывоопасно, не ядовито, а его производство недорого и не требует больших затрат электроэнергии – его получают вообще холодным давлением. Не надо для использования рапсового масла в чистом виде и двигатели переделывать. В любое время можно перейти с рапсового масла на обычное дизельное топливо.
В Германии даже разработан стандарт качества для рапсового масла, используемого в качестве горючего.
Правительство Германии поддерживает применение растительного масла в качестве топлива. Только на заправке машины рапсовым маслом можно сэкономить в Германии до полутора тысяч евро в год (с учетом затрат на дооборудование подогревателями) – написано на сайте фирмы, продающей такие устройства стоимостью до ста евро. Если вы переделаете на это масло и систему отопления дома, то вообще будете огромные деньги экономить.
Список жидкостей, которые могут сжигаться в моторах автомобилей, кажется бесконечным. Так, в Бразилии, машины заправляют спиртом, изготовленным из сахарного тростника. А некоторые немцы, вероятно, скоро перейдут на… молоко. Специалисты Научно-исследовательского института биотехнологий при Штутгартском университете разработали методику, с помощью которой отходы, появляющиеся в процессе изготовления сыра, могут быть переработаны в биологическое дизельное топливо. 10 млн тонн сыворотки, ежегодно спускаемой в канализацию, можно «пустить в дело».
Не в стороне и Россия. В Нижегородской области недавно (14–15 августа 2008 г.) прошла Международная конференция «Биоэнергетические культуры XXI в.», посвященная 120-летию со дня рождения президента ВАСХНИЛ, академика Николая Вавилова. Прошла она в Большом Болдино, на базе хозяйства «Пушкинское».
Участники семинаров обсудили перспективы выращивания и использования рапса и топинамбура, а также перспективы использования биогазовых установок и использования биогаза в двигателях внутреннего сгорания и возможности применения биоэнергетических культур для производства биоэтанола (кукуруза на зерно, сахарное сорго). Тем более что биодизель намного выгоднее бензинового двигателя.
Страсти по электромобилю
Первый элетромобиль побежал в Англии в 1863 г. – всего два года спустя после открытия Майклом Фарадеем закона электромагнитной индукции. К 1900 г. в Америке было выпущено 1585 автомобилей на электротяге. А автомобилей с ДВС (двигателем внутреннего сгорания) на всю Америку было 936.
Электромобиль проиграл автомобилю потому, что был громоздкой неуклюжей повозкой с огромными емкостями, наполненными соляной кислотой и погруженными в нее электродами[51 - Такие открытые аккумуляторы нашли позднее применение на подводных лодках.]. Для пробега в 50 км двухтонному электроэкипажу была необходима 1000-килограммовая батарея! К тому же из-за коррозии пластин их каждые два года приходилось менять.
Повысить автономный ход электромобиля можно было одним способом: наращивая размеры батареи аккумуляторов. А ДВС быстро прогрессировали: уменьшался их вес, размеры, мощность. Бензин стремительно дешевел. Изобретенный в 1912 г. Чарльзом Кеттерингом электрический стартер существенно упростил запуск бензиновых двигателей.
Окончательно добил электромобили (а с ними и паро-мобили) Генри Форд. В 1912 г. электромобиль стоил 1750 долларов, а автомобиль (превосходящий его по ряду параметров) – 650 долларов. По дорогам Америки побежали юркие «фордики», а электромобиль сохранился в трех хорошо известных нам формах: троллейбуса, трамвая и электрички.
Новый виток интереса к электромобилю начался после энергетического кризиса 1973–1975 гг.
Грустная история ОПЕК
Организация стран-экспортеров нефти (ОПЕК) (Orga-nization of Petroleum Exporting Countries, OPEC) была создана в 1960 г. Ираном, Ираком, Кувейтом, Саудовской Аравией и Венесуэлой для координации их отношений с западными нефтеперерабатывающими компаниями. Как международная экономическая организация ОПЕК зарегистрирована в ООН 6 сентября 1962 г. ОПЕК объединила 13 стран, которые контролировали примерно 80 % достоверных запасов, 60 % добычи и 90 % экспорта нефти в несоциалистических странах.
Чем ОПЕК и воспользовалась в 1973 г., во время очередной Арабо-израильской войны. Запад поддерживал Израиль… Демонстрируя солидарность в борьбе с Израилем и его союзниками, страны ОПЕК на некоторое время вообще прекратили им отгрузку нефти. Из-за «нефтяного шока» кризис 1973–1975 гг. оказался самым тяжелым мировым экономическим кризисом за весь период после Второй мировой войны. Цены на нефть в 1973–1974 гг. ОПЕК взлетели в 4 раза, в 1979 г. – еще в 2 раза. Бензин в США стоил 30 центов за литр… За год цена поднялась до 1,2 доллара и продолжала расти. В моду вошли малолитражные автомобили, а бизнесмены и политики стали очень интересоваться электромобилями. И водородом.
Электромобиль и водород
Химические источники тока известны достаточно давно. Самые лучшие из известных источников тока – это топливные элементы, изобретенные более полутора веков назад. Топливные элементы – это электрохимические устройства, которые получают электроэнергию за счет реакций взаимодействия водорода и кислорода. Единственным выбросом, образующимся в результате работы подобных двигателей, является вода.
По данным Центра технологий и политики в области национальной безопасности США, первые исследования по использованию водорода были начаты в 1944 г. Их курировало Министерство обороны США, которое было заинтересовано в создании водородного топлива для ракет. В 1950-е предпринимались попытки построить реактивные самолеты на водородных двигателях. В 1970-е г. такие же исследования стал проводить военно-морской флот США. Все эти эксперименты закончились неудачей, но в космосе топливные элементы применили на практике в рамках американской лунной программы. На долговременной орбитальной станции NASA Skylab (1973–1979 гг.) они были едва ли не основными источниками энергии.
В наше время электромобиль стал реальностью потому, что топливные элементы постоянно совершенствуются, и их стало можно поставить в автомобиль.
Проблема водородного двигателя
Даже сегодня изготовление водородного топлива для автомобилей ныне в четыре раза дороже, чем производство автомобильного бензина. Кроме того, остается проблемой создание «водородной инфраструктуры» – сети заправочных станций и сервисных центров, необходимых для обслуживания автомобилей, работающих на водородном топливе. По оценкам Аргоннской национальной лаборатории, в масштабах США для этого требуется затратить более 600 млрд долл.
Означает ли это что водородное топливо НИКОГДА не станет экономичным? Конечно же, НЕТ!
Технологические и экологические препятствия использования водорода в качестве топлива – дело совершенно обычное для любого вида топлива. Похожие проблемы были у природного газа, бензина и солнечной энергии. С момента начала производства солнечных батарей до вывода их на уровень коммерческой окупаемости прошло более двух десятилетий.
В последние годы стоимость топливных элементов значительно снизилась. По оценкам Rocky Mountain Institute, в 1998 г., когда был создан первый современный топливный элемент, его себестоимость составляла несколько тысяч долларов на киловатт. Ныне она упала до 500–800 долл., а если будет начато массовое производство подобных устройств, то цена упадет до 50—100 долл. за киловатт.
Недавно во Франции президент PSA Peugeot Citroеn Жан-Мартин Фольц и исполнительный директор исследовательской организации CEA Ален Бюга представили публике первый в мире компактный водородный топливный элемент. При заправке 54 л сжатого водорода он весит всего 5 кг и позволяет машине ехать на одной заправке 500 км.
Двигатели, созданные по этой технологии, позволяют создать полностью электрический автомобиль. Причем с такими качествами, что он может иметь успех не только у фанатов экологии, но и у обычных автовладельцев, глобальными проблемами не интересующихся. При этом все, что потребуется для его работы, – это чистый водород.
Существует проект израильских ученых, предусматривающий создание топливной системы для автомобиля, которая позволит вырабатывать водород прямо в авто. Такому автомобилю вообще не нужны зарядка и заправка.
«Водородный» автомобиль израильской компании Engineuity в качестве химических реагентов использует такие металлы, как алюминий и цинк, которые входят в состав устройства, напоминающего длинную катушку. Бензобак в таком автомобиле заменен так называемым combustor Metal-Steam – полостью, выделяющей водород из нагретой воды.
Специалисты утверждают, что в течение следующих нескольких лет вполне реально поставить эту технологию на конвейер.
Сегодня специалисты Engineuity занимаются поиском инвесторов, на чьи средства через 3 года будут собраны их первые «водородные» автомобили. После прохождения соответствующих тестов и испытаний планируется развернуть инфраструктуру (которая может вырасти вскоре по стоимости до нескольких миллиардов долларов). Ученые утверждают, что при условии создания этой инфраструктуры экологичные автомобили не предполагают быть очень дорогими по сравнению с бензиновыми аналогами.
