В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики - Мацак Олег (читаем книги .TXT) 📗
В Северной Америке сегодня появление нетрадиционного газа сулит низкие цены и избыточное предложение на многие десятилетия или даже столетие. В отличие от ситуации десятилетие назад сегодня нам приходится решать проблему выбросов углекислого газа. Природный газ также обрел новую роль – роль заменителя возобновляемых источников энергии, которые доступны далеко не всегда. Газовые генерирующие мощности могут задействоваться, когда стихает ветер или когда солнце скрывается за тучами.
По перечисленным выше причинам доля природного газа в выработке электроэнергии неизбежно будет расти. А есть ли возможность перейти на строительство только газовых электростанций? Это маловероятно. Энергокомпания, проектируя электростанцию, ориентируется на долгосрочную перспективу из-за больших капитальных затрат и значительного срока службы электростанции возводимой сегодня. Делать ставку на один вид топлива слишком рискованно, ведь технологии, ожидаемые расходы на топливо, законодательство, общественное мнение и уровень рисков в любой момент могут измениться. Основная стратегия, позволяющая защититься от неопределенности и неожиданных изменений, – это диверсификация. К тому же при сжигании природного газа все равно выделяется углекислый газ, пусть и в меньших количествах, чем при сжигании угля. Перейдя на природный газ, можно существенно снизить выбросы углекислого газа в кратко– и среднесрочной перспективе, но через пару десятилетий с ужесточением норм выбросов углекислого газа эта проблема снова может вернуться, если только технология улавливания и захоронения углекислого газа не окажется эффективной для природного газа.
Для электроэнергетической индустрии еще долго будет актуален вопрос, что следует строить, а что следует закрывать – иными словами, вопрос выбора топлива.
Но выбор топлива будет осуществляться с учетом не только энергетических соображений, но и того, чему сегодня уделяется повышенное внимание, – проблемы изменения климата. Может показаться, что обеспокоенность в связи с изменением климата – веяние новое. На самом деле наблюдение за атмосферой и атмосферными процессами ведется уже долгое время.
Часть IV
Климат и углекислый газ
Глава 20
Ледниковая эпопея
Утром 17 августа 1856 г., когда первые лучи солнца осветили белоснежный конус отдаленной вершины, Джон Тиндаль вышел из гостиницы неподалеку от швейцарского курортного городка Интерлакен и направился по ущелью к горе. Спустя несколько часов он добрался до цели – края ледника. То, что открылось взору, ошеломило его своим «диким, невиданным ранее великолепием». Обливаясь потом от физического напряжения, но подгоняемый вперед растущим восторгом, он поднялся на ледник. Тиндаль был совершенно один в ледяной пустыне.
Абсолютное уединение во льдах было потрясающим. Тишину нарушали лишь «порывы ветра да странный треск обломков тающего льда». Внезапно небо потряс грохот. Тиндаль оцепенел от страха, но потом понял, что это такое – лавина. Он устремил взор «на белый склон, находившийся на несколько тысяч метров выше» и зачарованно наблюдал, как ледяная глыба под воздействием лавины сползает и срывается в пропасть. И снова тишина. Но мгновение спустя небо потряс грохот другой лавины1.
Ощущение чуда
Впервые Тиндаль увидел ледник семью годами ранее, в 1849 г. Это произошло во время его первой поездки в Швейцарию, когда он еще учился в аспирантуре на кафедре химии в Германии. Но только в 1856 г. Тиндаль – к тому времени уже ставший на стезю, которая в конечном итоге сделает его великим британским ученым XIX в., – приехал в Швейцарию специально для изучения ледников. Результаты его работы окажут впоследствии решающее влияние на осмысление такого феномена, как климат.
Те несколько недель, проведенные в Швейцарии в 1856 г., произвели на Тиндаля неизгладимое впечатление – бескрайность льда, монументальность и загадочность. Он чувствовал «изумление, граничащее с благоговением». Ледники завладели его воображением. Они также стали навязчивой идеей, которая тянула его обратно в Швейцарию – взбираться на ледники, исследовать их, попытаться понять – и заставляла рисковать жизнью.
Уроженец Ирландии, сын констебля, который до этого был сапожником, Тиндаль сперва отправился в Англию, чтобы работать топографом. Но в 1848 г., видя, что у него нет возможности получить в Великобритании научную подготовку, он уехал в Германию учиться у химика Роберта Бунзена (того самого, что изобрел газовую горелку). Там он в совершенстве овладел тем, что потом называл «языком экспериментов». По возвращении в Великобританию Тиндаль получил признание благодаря своей научной деятельности и впоследствии стал влиятельным членом Королевской ассоциации. Среди его многочисленных достижений – научный ответ на вопрос, почему небо голубое2.
Но все же он снова и снова возвращался в Швейцарию, чтобы бродить по высокогорью, исследовать местность и при помощи канатов взбираться по склонам гор на ледники. Однажды он чуть не стал первым человеком, покорившим гору Маттерхорн. Но когда до вершины оставалось всего несколько сотен метров, разразилась сильная буря, и проводники отговорили его от дальнейшего восхождения.
Тиндаль понял одну фундаментальную вещь – ледники не стоят на месте. Они не застыли. Они движутся. Он описал горную долину, где «на склонах виднелись следы движения древних ледников, которые когда-то возвышались на 300 м». Но теперь ледников там не было. Впоследствии изучение того, как ледники движутся, как они растут и уменьшаются, стало одним из основных направлений его научной деятельности3.
Интерес Тиндаля к ледникам был связан с уверенностью ряда ученых XIX в. в том, что швейцарские ледники могут дать ответ на вопрос, действительно ли когда-то был ледниковый период. И если да, почему он закончился? Может ли он наступить снова? Это вызвало у Тиндаля другой ряд вопросов: о температуре и о газовой оболочке Земли – атмосфере. Поиск ответов на них привел его к фундаментальному прорыву, который позволил объяснить, как функционирует атмосфера. Именно поэтому Тиндаль занимает одно из ключевых мест в ряду ученых, которые внесли весомый вклад в формирование современного представления о климате.
Но как изменение климата превратилось из предмета научных исследований, которыми занималась горстка ученых, в одну из главных энергетических проблем нашего времени? Этот вопрос имеет очень важное значение для будущего энергетики.
Новый энергетический вопрос
Традиционно энергетические проблемы ассоциируются c такими вопросами, как цены, доступность, безопасность и загрязнение. Сложности добавляют решения правительств относительно распределения энергии, денег и доступа к ресурсам, а также угрозы геополитического конфликта из-за этих ресурсов.
Но сегодня на энергетическую политику на всех уровнях все больше влияет проблема изменения климата и глобального потепления. Предпринимаются попытки преобразовать энергетическую индустрию, с тем чтобы существенно уменьшить количество углекислого газа и других парниковых газов, выделяющихся при сжигании угля, нефти и природного газа, дров и других видов топлива.
Это крайне сложная задача, потому как сегодня свыше 80 % энергии в мире получают путем сжигания ископаемого топлива. Проще говоря, индустриальная цивилизация, сформировавшаяся за два с половиной столетия, опирается на углеводороды.
Увеличение концентрации углекислого газа
Углекислый газ и другие парниковые газы, как то метан и закись азота, являются составной частью 100-километровой газовой оболочки Земли, которую называют атмосферой. Только она отделяет нас от космического пространства. Примерно 98 % атмосферы составляют лишь два элемента – кислород и азот. Доля углекислого газа и других парниковых газов незначительна, но они играют важную роль. Они являются своего рода стабилизаторами. Коротковолновое ультрафиолетовое излучение, одна из составляющих солнечного света, проходит через все атмосферные газы, достигает поверхности Земли и нагревает ее. Земля возвращает это тепло в атмосферу, но не в том виде, в котором оно было получено, – часть коротковолнового излучения преобразуется в инфракрасное излучение, имеющее более значительную длину волны.
