В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики - Мацак Олег (читаем книги .TXT) 📗
Что же можно сделать для минимизации выбросов углекислого газа при сжигании угля? Этот вопрос занимает умы многих представителей электроэнергетической индустрии. За последние 20 лет электроэнергетическая индустрия и обслуживающие ее производители оборудования сделали очень многое для минимизации загрязнения окружающей среды. Новые угольные электростанции выбрасывают в атмосферу на 99,9 % меньше твердых частиц, на 99 % меньше диоксида серы (SO2) и на 95 % меньше оксидов азота (NOx). Но углерод, содержащийся в углекислом газе, который выделяется при сгорании угля, – это совершенно иная и гораздо более сложная проблема6.
Самым известным ее решением сегодня является улавливание и изоляция (или захоронение) углекислого газа (CCS). Идея в том, чтобы не выбрасывать углекислый газ в атмосферу, а улавливать его и закачивать под землю. «CCS – это технология, которая позволяет снизить выбросы углекислого газа и при этом повысить объемы использования угля», – говорится в исследовании «Будущее угля» Массачусетского технологического института.
Улавливать углекислый газ можно несколькими способами. Единственный способ, который можно внедрить на существующих угольных электростанциях, – это улавливание углекислого газа после сжигания угля. Другие способы настолько дороги и сложны, что проще закрыть электростанцию и построить новую.
Отделенный углекислый газ сжимают до «сверхкритического состояния», в котором он ведет себя как жидкость, и подают по трубопроводу туда, где его можно безопасно захоронить в подземном геологическом образовании. Короче говоря, углекислый газ улавливают и затем хранят, в течение неограниченного времени. Эта технология в принципе реализуема. В конце концов, улавливание газов уже осуществляют на разных технологических установках. Углекислый газ уже подают по трубопроводам и закачивают в скважины на старых нефтяных и газовых месторождениях в целях увеличения добычи. Но на этом аналогии заканчиваются – другая цель, другие геологические условия, отсутствие необходимой системы контроля и гораздо меньшие масштабы.
Предлагаемая система CCS дорога и сложна как с технологической, так и с политической точки зрения, а также в контексте регуляторного лабиринта на федеральном уровне и уровне штата.
«Большая углекислая»
Масштабы здесь должны быть просто огромными. Это сродни созданию параллельной вселенной, новой энергетической индустрии, которая работала бы наоборот. Вместо добычи полезных ископаемых, их транспортировки, переработки и сжигания «большая углекислая» индустрия должна осуществлять улавливание углекислого газа до попадания в атмосферу, преобразовывать его, транспортировать и в конечном итоге возвращать в землю. Это было бы настоящее путешествие туда и обратно.
Индустрия CCS и в самом деле по масштабам должна быть сродни существующей энергетической индустрии. Если бы всего 60 % углекислого газа, выбрасываемого сегодняшними угольными электростанциями в США, улавливалось и сжималось до жидкого состояния, транспортировалось и закачивалось в хранилище, мы бы ежедневно имели дело с объемом жидкости, эквивалентным 19 млн баррелей нефти, потребляемым США в день. А ведь на создание существующей нефтяной системы понадобилось 150 лет и триллионы долларов.
Углекислый газ является естественным для природы продуктом, но в очень больших концентрациях он опасен. Ученые сходятся во мнении, что углекислый газ можно хранить практически без утечек. Однако в отчете Массачусетского технологического института говорится: «На подготовку к успешному, масштабному внедрению [CCS] потребуются многие годы». Что будет, если произойдет утечка? Кто должен заниматься ликвидацией ее последствий? Кто будет нести ответственность за нее? В самом деле, кто собственник углекислого газа? Кто будет осуществлять контроль за ним и каким образом? Какой будет реакция людей, живущих над хранилищем? Кто будет заниматься разработкой необходимых законодательных и нормативных актов? И, что самое важное, достаточно ли заручиться согласием общественности, чтобы создать огромную систему CCS и эксплуатировать ее?7
И, конечно же, возникает вопрос стоимости. По оценкам специалистов на основе экспериментальных проектов, в результате внедрения CCS цена электроэнергии, вырабатываемой угольными электростанциями, вырастет на 80–100 %. Для того чтобы электроэнергия, производимая угольными электростанциями с CCS, стала экономически выгодной, необходимо существенно повысить стоимость электроэнергии на традиционных угольных электростанциях путем введения квот на выбросы углекислого газа или налога на них.
На сегодняшний день нет ничего похожего на готовую систему сокращения выбросов углекислого газа. Вместе с тем уже реализуется ряд пилотных проектов по внедрению CCS на действующих угольных электростанциях. Чтобы поставить CCS на коммерческие рельсы, понадобится несколько миллиардов долларов на научно-исследовательские работы, ряд масштабных демонстрационных проектов и не менее полутора десятков лет8.
До того времени потребность в инновациях, которые позволят повысить экологическую чистоту угля, будет весьма высокой. Возможно, появятся какие-то другие технологии, найдутся иные решения проблемы выбросов углекислого газа, менее затратные и менее сложные. Или же будут найдены способы преобразования продуктов сжигания угля в нечто ценное, иными словами, преобразования углекислого газа из проблемы в полезный товар. Стимул для этого определенно есть.
Возвращение атомной энергии
В сегодняшнем мире, осознающем серьезность проблемы выбросов углекислого газа, важнейшими преимуществами атомной энергии являются не только традиционные диверсификация структуры источников энергии и самодостаточность. Это еще единственный доступный сегодня масштабный, общепризнанный, готовый к немедленному развертыванию источник электроэнергии, который не выделяет углекислый газ.
Атомная энергетика по-прежнему дает около 20 % электроэнергии, производимой в США, как и в 1980-х гг. Но как это стало возможным? Ведь потребление электроэнергии в США с 1980 г. практически удвоилось, а новые атомные электростанции за прошедшие три десятилетия в эксплуатацию не вводились, да и количество действующих энергоблоков по сравнению с серединой 1980-х гг. практически не изменилось. Благодаря чему доля атомной энергии осталась неизменной?
Прежде всего, благодаря кардинальному повышению эксплуатационной эффективности. В середине 1980-х гг. из-за разного рода эксплуатационных проблем АЭС часто приходилось отключать от энергосистемы, а потому в среднем в течение года они работали всего на 55 % от своей проектной мощности. Сегодня в результате накопленного за несколько десятилетий опыта и постоянного внимания к эксплуатационным качествам – в том числе в результате использования знаний и опыта бывших членов подразделения Риковера, – атомные электростанции в США дают более 90 % проектной мощности. Такое повышение эффективности настолько значительно по своему воздействию, что его можно рассматривать как новый источник электроэнергии. Это равносильно удвоению числа атомных электростанций, хотя ни одной новой АЭС в эксплуатацию введено не было.
Помимо существенного улучшения эксплуатационных и экономических показателей, атомная энергетика в США получила еще один импульс, без которого она, скорее всего, стала бы угасать. Новая атомная электростанция должна получить лицензию на эксплуатацию. Процесс получения лицензии, включающий подачу заявки, проверку АЭС на соответствие нормам и устранение замечаний, мог растягиваться на годы. (Расходы, связанные с подачей заявки на лицензию для новой АЭС, сегодня оцениваются в полмиллиарда долларов.) Срок действия лицензий на эксплуатацию, которые выдавала Комиссия по регулированию атомной энергетики (NRC) (а также ее предшественница, Комиссия по атомной энергии), составлял 40 лет. Такой срок был установлен, согласно NRC, «исходя из экономических и антимонопольных соображений, а не технических ограничений». Ситуация в конце этого 40-летнего срока, какой бы она ни оказалась, должна была стать поворотным пунктом для атомной энергетики и определить ее будущее в США. Но есть ли шансы сделать это своевременно?9 Поддерживая идею продления срока лицензий, NRC развернула инициативу по обновлению системы обеспечения безопасности индустрии с использованием новых средств и возможностей.
