Энергетическая проблема

Спутниковые солнечные электростанции.

Одной из глобальных задач для космического транспорта будущего может оказаться программа развертывания на околоземной орбите спутниковых солнечных электростанций.

Цель - решить энергетическую проблему Земли. При производстве на Земле энергии за счет сжигания топлива возникает опасность воздействий на климат планеты (“парниковый эффект”).

Проектный облик спутниковых солнечных электростанций представляет собой конструкцию, основным элементом которой служат солнечные батареи. При вырабатываемой мощности 5 ГВт площадь солнечных коллекторов спутниковых солнечных электростанций составляет 50 км 2, а масса станции при использовании фотоэлектрических преобразователей из арсенида галлия оценивается в 34 тыс.т.

Трудности, связанные со спутниковыми солнечными электростанциями: транспортировка такого количества грузов в космос и сборкой на орбите этой конструкции. не выяснена до конца возможность безопасной передачи на Землю энергии в виде микроволнового или лазерного излучения. Вероятно, в XXI веке на основе новых достижений научно-технического прогресса проекты спутниковых солнечных электростанций претерпят существенные изменения и станут технически реализуемыми и рентабельными.

Как мы уже видели, она теснейшим образом связана с экологической проблемой. От разумного развития энергетики Земли в сильнейшей степени зависит и экологическое благополучие, ибо половина всех газов, обуславливающих "парниковый эффект", создается в энергетике.
Топливно-энергетический баланс планеты складывается в основном из "загрязнителей" – нефти (40,3 %), угля (31,2 %), газа (23,7 %). В сумме на них приходится подавляющая часть использования энергоресурсов – 95,2 %. "Чистые" виды – гидроэнергия и атомная энергия – дают в сумме менее 5 %, а на самые "мягкие" (не загрязняющие атмосферу) – ветровую, солнечную, геотермическую – приходятся доли процента
Понятно, что глобальная задача заключается в увеличении доли "чистых" и особенно "мягких" видов энергии.
Сначала рассмотрим возможность увеличения доли "мягких" видов энергии.
В ближайшие годы "мягкие" виды энергии не смогут существенно изменить топливно-энергетический баланс Земли. Пройдет некоторое время, пока их экономические показатели станут близкими к "традиционным" видам энергии. Кроме того, их экологическая емкость измеряется не только снижением выбросов СО₂, есть и другие факторы, в частности отчужденная для их развития территория.
Площадь для разных типов электростанций.

Источник энергии	Занимаемая станциями площадь (м^2/ МВт год)
Уголь Природный газ Гидроэнергетика Ядерная энергия   Солнечная энергия Ветровая энергия

Кроме гигантской площади, которая необходима для развития солнечной и ветровой энергии, надо учитывать и то, что их экологическая "чистота" берется без учета металла, стекла и других материалов, необходимых для создания таких "чистых" установок, да еще в огромном количестве.
Условно "чистой" является и гидроэнергетика, что видно хотя бы из показателей таблицы – больших потерь площади затопления в поймах рек, которые обычно являются ценными сельскохозяйственными землями. Гидростанции ныне дают 17 % всей электроэнергии в развитых странах и 31 % - в развивающихся, где в последние годы построены крупнейшие в мире ГЭС.
Однако, кроме больших отчуждаемых площадей, развитие гидроэнергетики тормозилось тем, что удельные капиталовложения здесь в 2 - 3 раза выше, чем при сооружении станций АЭС. Кроме того, период строительства ГЭС гораздо дольше, чем тепловых станций. По всем этим причинам гидроэнергетика не может обеспечить быстрого снижения давления на окружающую среду.
Видимо, в этих условиях только атомная энергетика может быть выходом, способна резко и в довольно короткие сроки ослабить "парниковый эффект".
Замена угля, нефти и газа атомной энергетикой уже дала некоторые снижения выбросов СО₂ и других "парниковых газов". Если бы те 16 % мирового производства электроэнергии, которые дают сейчас АЭС, производили угольные ТЭС, даже оборудованные самыми современными газоочистителями, то в атмосферу поступило бы дополнительно 1,6 миллиардов тонн углекислого газа, 1 миллион тонн окислов азота, 2 миллиона тонн окислов серы и 150 тысяч тонн тяжелых металлов(свинец, мышьяк, ртуть).

Потребности в росте энергетики, матери­альные ресурсы и экология

Потребности человечества в ресурсах и энер­гии растут значительно быстрее, чем численность населения. И это утверждение движет научно-техническим прогрессом, который требует жертв. Так, с 1951 по 1980 гг. численность населения увеличилась в 1,4 раза, а это потребовало (вместе с ростом благосостояния) увеличения добычи угля в 2,8 раза; электроэнергии — в 13,1; нефти — в 16 раз и т. д. А ведь в 1986 г. на Международном конгрессе энергетиков доказывалось, что запасов угля хватит примерно на 430 лет, нефти — на 35, газа — более чем на 50.

Там же показано, что только за счет энергосбережения можно было бы сейчас сэкономить 50% энергии! Это тем более важно, что энергия достается все труднее, а требу­ется ее все больше.

В США, например, с 1950 по 1970 гг., по дан­ным Б. Коммонера, эффективность использова­ния электроэнергии упала в 1,5 раза: с 1 кВт энергии в 1950 г. произведено продукта на 0,69 долл., а в 1970 г. — на 0,44 долл. Данные по России имеют ту же тенденцию,, но эффектив­ность энергоотдачи существенно меньше. И, са­мое главное, уменьшается отдача до определенной суммы национального дохода. Причина: все мень­ше этих ресурсов, все труднее их получать, все еще велики отходы (и они увеличиваются с рос­том продукции), наконец, требуется очистка, а она пока нерентабельна (плохо замыкаются циклы). Следовательно, продукты стоят все дороже и не последнюю роль в этом играет энергетика.

ООН считает, что природоохранные мероприя­тия позволят восстановить ее запасы. Приводят­ся такие данные: если 1 — 2% от национального дохода затратить на это, то произойдет увеличе­ние продукта на 5% (т. е. экономия от вложе­ния — в 2—5 раз). Упор должен быть сделан преж­де всего на создание безотходных и малоотход­ных производств, размещение предприятий и системы транспортных потоков с учетом эколо­гических требований, охрану и восстановление всех видов ресурсов.

При этом должно обеспечиваться:

— соблюдение нормативных требований к со­хранению качества окружающей среды (о них дальше);

— получение максимального народнохозяй­ственного эффекта от улучшения природопользо­вания.

Это особенно важно для стран с рыночной эко­номикой. Появляется мнимое противоречие между требованиями хозрасчета, прибыли и экологичес­кого благополучия. Рост прибыли невозможен без минимизации расходов, а экология требует удоро­жания производства. Но уменьшение отходов обяза­тельно даст о себе знать!

И тем не менее на дан­ном этапе особое значение приобретают эконо­мические санкции:

— плата за использование природных ресурсов (это побуждает делать малоотходное производство);

— нормативы отчисления прибыли в государ­ственный бюджет или в региональный фонд вос­производства природных ресурсов;

Дата добавления: 2014-01-20