Посвящается моей матери

СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР НАДЕЖДЫ

Ответ на известный вопрос о двух новостях начну с хорошей: общая площадь пустынь в тропическом поясе Северного полушария превышает 10 млн кв. км. Этот пояс пустынь протянулся от Дакара и Рабата на северо-западе Африки через всю пустыню Сахара, Ливийскую и Аравийскую пустыни, далее через Руб-эль-Хали и другие пустыни Аравийского полуострова, через Иудейскую пустыню, Сирийскую пустыню, Ирак и Иранское нагорье через Каракумы до озера Балхаш.

«Почему же хороша новость?» – спросите вы. Потому, что за шесть часов пустыни планеты Земля получают больше солнечной энергии, чем весь мир может потребить на протяжении года. Этот факт свидетельствует о том, что энергетический кризис потенциально является разрешимой проблемой. В этой климатической зоне мощность солнечного потока составляет более 1000 Вт/кв. м, что даже при нынешнем, очень несовершенном, уровне развития солнечной энергетики, которая, впрочем, очень бурно развивается, дает возможность говорить о производстве примерно 2500–5000 кВт/ч на 1 кВт установленной мощности. А это, в свою очередь, означает, что достаточно «замостить» солнечными панелями «всего» 200 тыс. кв. км, то есть примерно 2 процента от общей площади пустынного пояса Земли в Северном полушарии, чтобы эти гелиоэлектростанции выработали много больше электроэнергии, чем производит и потребляет сегодня вся планетарная энергетика (около 20 трлн кВт-ч). При этом заметьте, что энергия эта полностью возобновима, практически неисчерпаема (по предсказаниям астрономов и космофизиков, в течение ближайших пяти-десяти миллиардов лет нашему Солнцу вроде бы ничего не угрожает и оно будет светить всё с той же постоянной мощностью) и с точки зрения нынешних научных знаний не обладает мало-мальски вредоносными последствиями для экологии.

В этих пустынных областях нет пригодных для сельскохозяйственного освоения земель, здесь трудно нанести вред экосистеме. Здесь нет и не будет проблем с отселением большого количества людей и размещением крупных технологических систем, хотя имеются и, вероятно, еще появятся очень сложные проблемы, связанные с обслуживанием масштабных объектов и их инфраструктуры.

Но при всех возникающих сложностях и трудностях крупнейший международный проект такого рода, несомненно, породит огромное количество смежных профессий, вызовет к жизни массу новых технологий и оригинальных решений и создаст огромное количество рабочих мест.

Помимо всего прочего, подобного рода международное сотрудничество может стать одним из проектов, объединяющих человечество, таких как МКС или программа исследований Мирового океана.

В связи с этим и был задуман международный инновационный проект Desertec, включающий в себя постройку в пустыне Сахара (Марокко, Тунис) крупнейшей системы солнечных электростанций в мире. Выработанную ими электроэнергию предполагается транспортировать в Европу. По замыслу, это должно дать 100 ГВт чистой энергии.

«Масштабы проекта Desertec поражают воображение. Достаточно сказать, что на его осуществление планируется потратить 555 миллиардов долларов! Если проект будет воплощен в том виде, в котором видится сегодня, генерируемой энергии хватит для удовлетворения от 15 до 25% потребностей Европы и всех потребностей стран Северной Африки. На выполнение работ, связанных с этим проектом, по предварительным оценкам, потребуется около 40 лет.

В рамках Desertec планируется создать в Северной Африке целый комплекс, состоящий более чем из ста солнечных электростанций. Энергия, вырабатываемая этими электростанциями, будет передаваться в Европу через Средиземное море по линиям электропередач протяженностью в тысячи километров. Электросеть охватит всю Северную Африку, Европу и Ближний Восток.

Уровень поддержки Desertec чрезвычайно высок. 13 июля 2009 года в Мюнхене представители ряда крупных компаний подписали так называемый Меморандум о взаимопонимании, в котором объявляется о создании консорциума Desertec Industrial Initiative и декларируется намерение всех участников этого консорциума воплотить проект Desertec в жизнь.

В консорциум, который собирается заниматься разработкой и финансированием грандиозного строительства, вошли такие крупные компании, как Сименс, Дойче банк, ABB, Нордбанк и еще 16 европейских компаний. Начальное финансирование проекта в размере 1 миллиарда долларов обеспечит Европейский Союз. Правительство Германии уже заявило о своем намерении участвовать в финансировании Desertec, Италия и Испания в настоящий момент также рассматривают такую возможность. Не исключено, что в ближайшем будущем к ним присоединятся и другие европейские страны» (http://meinland.ru/blog-844-196-energeticheskij-proekt-desertec—velikaya-strojka-dvadcat-pervogo-veka.html).

Пока этот проект находится в стадии согласования и проектирования. Первая работающая гелиостанция в рамках данного проекта должна быть построена к 2016 году.

«Компания Nur Energie построит солнечную электростанцию ​​в пустыне Сахара на территории Туниса. Солнечную электростанцию будут строить в два этапа, первый из которых планируется завершить к 2014 году, а второй – до 2016-го. Планируется, что в проекте будут работать около 20 тыс. человек. Электростанция будет состоять из 825 тысяч солнечных батарей. Ожидаемая мощность TuNur составит около 2 гигаватт, что вдвое превышает мощность среднеевропейской АЭС. Следовательно, мощности электростанции позволят обеспечить около 700 тыс. домов в Европе» (http://24tv.ua/home/showSingleNews.do?v_sahare_postroyat_solnechnuyu_elektrostantsiyu_dlya_evropyi&objectId=181228&lang=ru).

Помимо высокой стоимости одного ватта установленной мощности (около 5 евроцентов), которая, впрочем, в последние годы стремительно снижается, у солнечной энергетики существуют и другие нерешенные технические проблемы. Такая, казалось бы, простая вещь, как пустынная пыль, способна снизить КПД солнечных коллекторов и батарей в разы – возникает проблема обслуживания поверхности. Не менее простая, но емкая проблема утилизации отслуживших свой срок батарей (пока неактуальна, ибо срок их службы при надлежащей эксплуатации – от 30 до 40 лет).

Главным же недостатком нынешней солнечной энергетики является сезонность. И если в тропических и экваториальных странах сезонность по временам года малосущественна, то смена дня и ночи является фактором, критически ограничивающим возможности нового направления. На широте пояса пустынь продолжительность светового дня составляет около 12 часов. Темнеет очень быстро, и заход солнца приходится на 16–17 часов вечера, то есть на то время суток, когда имеет место пик энергопотребления. Это приводит к необходимости создавать значительные стабилизирующие аккумуляционные мощности, что, естественно, приводит к существенному удорожанию проекта.

Однако этот недостаток в значительной мере преодолевается, если будут создаваться не точечные гелиостанции, а глобальные энергосистемы, расположенные в нескольких часовых поясах. К примеру, если глобальная система Desertec будет расположена от Марокко и Сенегала на Западе до озера Балхаш и Северной Индии на Востоке, то есть в шести-восьми часовых поясах, она будет функционировать фактически круглосуточно. Кроме того, этот недостаток менее значим для геотермальных станций концентраторного типа (в них солнечная энергия не прямо преобразуется в электричество, а сначала в тепловую энергию).

Именно поэтому солнечная энергетика будет высокоэффективна только на макроуровне. Здесь неприменим, не может и не должен быть применяем критерий эффективности отдельного хозяйствующего субъекта и даже народнохозяйственный критерий эффективности для отдельной страны. Только планетарный критерий эффективности может стать основой для принятия решения в данном случае.

Далее. Существует сравнительно малоисследованная проблема, связанная с последствиями для почвы и климата в тех зонах и на тех площадях, которые будут заняты под строительство гелиостанций (вблизи и над станциями возможно некоторое повышение температуры почвы и воздуха, что может приводить к отсутствующим ранее климатическим и атмосферным явлениям). Но пока эта проблема не представляется несущей какие-либо чрезмерные осложнения. Во всяком случае, объем их последствий представляется много меньшим по сравнению с загрязнением воздуха вредными выбросами и глобальным потеплением, связанным с использованием углеводородов.

В мире ежегодный прирост гелиоэнергетики за последние пять лет составляет в среднем около 50 процентов. «Как полагают эксперты Международного энергетического агентства (IEA), солнечная энергетика уже через 40 лет при соответствующем уровне распространения передовых технологий будет вырабатывать около 9 тысяч тераватт-часов, или 20–25% всего необходимого электричества, и это обеспечит сокращение выбросов углекислого газа на 6 млрд тонн ежегодно» (Wikipedia). Думаю, что дела могут пойти и намного быстрее.

К геополитическим препятствиям для развития солнечной энергетики можно отнести тот факт, что наилучшие условия имеются в тех странах, которые в настоящее время являются слабо- и среднеразвитыми, не обладающими развитыми системами хранения и передачи электроэнергии на большие расстояния и не нуждающимися в значительном росте производства электроэнергии. Кроме того, «арабская весна» продемонстрировала, что в этих странах могут существовать значительные политические и военные риски для крупных инфраструктурных проектов.

Кроме того, во многих странах на территориях, на которых находится основной массив пояса больших пустынь, имеются крупные запасы углеводородов, что, естественно, демотивирует их нынешние элиты по отношению к солнечной энергетике.

Кстати, не исключено, что глубинная цель нынешнего понижения цен на нефть, затеянного нефтеэкспортерами, состоит в том, чтобы в очередной раз сделать производство солнечной электроэнергии экономически невыгодным, затормозить нынешний «солнечный» бум и в очередной раз отсрочить на неопределенный срок глобальную смену энергетических укладов на планете.

Тем не менее уже сейчас глобальная энергетическая система, основанная на энергии солнца, как часть глобального проекта Desertec может начать создаваться, помимо уже упомянутых Марокко и Туниса, в Судане. Эфиопии, Египте, Израиле и Иордании, которые не обладают серьезными запасами нефти и газа, но зато имеют на своей территории масштабные пустыни с высоким уровнем солнечного потока на единицу площади (в Судане и Эфиопии пустыня занимает около  40 процентов территории, в Израиле – до 60 процентов, в Египте и Иордании – до 85–90 процентов). Израиль, помимо прочего, является высокоразвитой страной и обладает необходимыми технологиями и развитой энергетической инфраструктурой, территориально он близок к Турции, через которую можно осуществить сравнительно простую стыковку с европейскими энергосистемами. Кроме того, у Израиля есть опыт успешного осуществления крупных проектов с участием государства.

Таким образом, безо всякого вреда для экологии и с прекрасной перспективой создания значительного количества рабочих мест около 10–15 процентов пустынных территорий этих стран могут быть преобразованы в высокоурожайные «солнечные поля». Возможно, руководству этих пяти ближневосточных стран стоит подать совместную заявку на участие в проекте Desertec.

В настоящее время проект Desertec несколько замедлился (в частности, тунисская гелиостанция, которая должна была стать мощнейшей в мире, пока не построена), возникает много финансовых, организационных и, особенно, межгосударственных сложностей, но я абсолютно убежден, что он или ему подобный обязательно будет осуществлен.

В этой связи лучше всего, если проект Desertec или аналогичный ему получит статус первого общепланетарного проекта под управлением ООН или специально созданной для этого планетарной структурой.

Но чтобы уже сегодня не выглядеть болтливым фантазером, вот несколько примеров построенных и прекрасно работающих геолиоэлектростанций.

Как ни странно, одним из лидеров по введению в строй крупных гелиостанций до 2013 года была Украина.

«В 2013 году компания Activ Solar завершила пятый и последний этап строительства своего крупномасштабного проекта мощностью 100 МВт в Украине неподалеку от села Перово, Крым. Строительство было завершено 28 декабря 2011 года, что сделало Украину обладательницей самой большой в мире фотоэлектрической электростанции. Строительные работы начались в июле 2011 года, а сейчас готовая электростанция, расположенная на площади в 200 гектар, обладает потенциалом генерировать около 132500 МВт-ч электроэнергии в год. Еще одна украинская станция также расположена в Крыму возле села Охотниково, неподалеку от Евпатории, с мощностью более 80 МВт. Еще несколько более мелких, но уже работающих гелиостанций расположены в районе Одессы и Николаева…» (К сожалению, судьба амбициозной украинской программы солнечной энергетики теперь под вопросом, ибо две крупнейшие гелиостанции Украины вместе со всеми вложенными средствами находятся в присоединенном к России Крыму, то есть де факто экспроприированы Россией.

В настоящее время станция в Перово является лишь семнадцатой по мощности, то есть (вдумайтесь!) 16 из 20 ныне действующих крупнейших гелиостанций мира были введены в строй за последние два года.)

«На втором месте до 2013 года находилась Sarnia Photovoltaic Power Plant, Канада. Проект, разработанный и внедренный компанией First Solar, обладает общей мощностью 97 МВт и был построен в сентябре 2010 года. Электростанция занимает площадь в 380 гектар и состоит из более чем 1,3 миллиона гибких солнечных панелей. Годовой выход электроэнергии от работы проекта составляет 120 тысяч МВт-ч, а экономия выбросов оксида углерода – 39 тысяч тонн в год.

На третьем месте находилась Montalto di Castro PV Power Plant, Италия. Электростанция расположена неподалеку от Витербо, Италия, и является крупнейшей фотоэлектрической станцией в стране. Проект был разработан в несколько этапов, начиная с 2009 года, независимым вендором SunRay, но потом был выкуплен гигантом SunPower. На тот момент общая мощность электростанции составляла 44 МВт, сейчас же этот показатель вырос до 84,2 МВт, что позволило Montalto di Castro занять почетное третье место в рейтинге» (http://pozitivchik.info/2012/02/10-samyx-bolshix-solnechnyx-elektrostancij-na-planete/.

Далее шли гелиостанции, размещенные в Германии и Китае. И в целом в мире в гелиоэнергетике по установленной мощности до недавнего времени лидировала Германия.

Однако в 2012–2013 годах европейцы притормозили. Зато в битву за лидерство в области солнечной энергетики вступили американцы. Начиная с конца 2013 года в США было построено несколько теперь уже по-настоящему крупных гелиостанций. «Строительство станции Topaz осуществляла компания First Solar. Было развернуто 9 миллионов солнечных батарей на площади 9,5 кв. км. Первая очередь этой электростанции была сдана в эксплуатацию два года назад, а завершение строительства планировалось на 2015 год. Таким образом, станция построена раньше срока.

Проектная мощность электростанции Topaz составляет 550 мегаватт, чего достаточно для электроснабжения 160 тысяч домохозяйств. Также благодаря этой станции ежегодно на 377 тысяч тонн сокращается выброс диоксида углерода.

Примечательно, что электростанция сооружена всего в 10 километрах от своих основных потребителей. Общая стоимость проекта достигла 2,5 миллиарда долларов США, что также является рекордом для проектов такого рода. Владельцем станции является компания MidAmerican Solar, «дочка» MidAmerican Renewables» (http://trendsblog.ru/2014/12/samaya-krupnaya-v-mire-solnechnaya-elektrostanciya-nachala-vyrabatyvat-elektroenergiyu?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+Trendsblogru+%28TrendsBlog.Ru%29).

Сейчас в США готовятся к пуску еще несколько достаточно мощных гелиостанций, по 0,6–0,7 ГВт.

Не забывают американцы и про гелиотермальную энергетику (это такой вариант солнечной станции, где, в отличие от фотоэлектрических станций, энергия солнца преобразуется сначала в тепло, а уже затем в электроэнергию).

Новая солнечная электростанция Ivanpah Solar Electric Generating System заработала в феврале 2014 года в США, штат Калифорния.

«Солнечная электростанция Ivanpah Solar Electric Generating System размещена на территории площадью 14,2 кв. км. Она состоит из 350 тысяч управляемых солнечных зеркал – гелиостатов. Ориентация гелиостатов в пространстве изменяется таким образом, чтобы направлять максимум солнечной энергии на верхушки трех башен высотой 140 метров, где установлены емкости с водой. Под действием сконцентрированного гелиостатами солнечного тепла вода превращается в перегретый пар, который вращает электрическую турбину. КПД такой энергетической установки весьма велик и составляет 20%. Это крупнейшая гелиотермальная станция в мире» (http://greenplaneta.org/posts/ivanpah-solar-samaya-ogromnaya-solnechnaya-elektrostanciya-v-mire/).

В настоящее время в двадцатке крупнейших на сегодня гелиостанций – 13 американских, при этом большая их часть размещена в Калифорнии, которая уже стала одним из лидирующих регионов мира в этой области. «В начале марта 2014 года Калифорния установила новый рекорд пиковой добычи солнечной энергии, почти вдвое превысив предыдущий. Независимый системный оператор Калифорнии Cal ISO объявил, что солнечная энергетика штата смогла 8 марта развить пиковую мощность в 4093 МВт. Пиковая добыча энергии почти вдвое превысила прежнее достижение, зафиксированное в июне 2013 года.

Всего мощность солнечных электростанций Калифорнии составляет чуть более 5,2 ГВт. Кроме этого, штат располагает также ветряными установками мощностью почти 5,9 ГВт. Все вместе возобновляемые источники энергии, включая геотермальные, способны добавить в генерацию региона около 15 ГВт электричества. При этом потребности штата в начале марта составляли около 28 ГВт… В целом рынок солнечной энергии США в 2013 году вырос на 41%. Кроме Калифорнии, выдающихся успехов достигли Невада, Аризона, Северная Каролина, Массачусетс и Джорджия. Перечисленные штаты за период 2012–2013 гг. более чем вдвое увеличили солнечные мощности» (http://novostienergetiki.ru/kaliforniya-bet-rekordy-po-dobyche-solnechnoj-energii/).

По данным некоммерческой организации Solar Foundation, в индустрии производства солнечных панелей в США было занято 142698 человек. Это, к примеру, уже превышает количество занятых в угольной отрасли.

Что касается производства фотоэлектрических батарей, то оно во всем мире развивается сверхбыстрыми, небывалыми темпами. Неоспоримым лидером здесь является Китай. Его компании сосредоточили в своих руках не менее 70 процентов мирового рынка фотоэлементов.

В 2005 году мировое производство фотоэлементов составило примерно 1680 МВт, а в 2013-м только десять крупнейших производителей (среди которых пять китайских и по одной японской, американской, канадской, гонконгской и тайваньской корпорации) произвели примерно 16500 МВт (примерно в 10 раз больше).

Итак, еще раз хорошая новость: глобальный энергетический кризис, по-видимому, отменяется благодаря достижениям науки и труду многих поколений ученых и инженеров.

Плохая же новость состоит в том, что нынешняя Россия фактически не участвует в «солнечной гонке». К примеру, крупнейшая из российских гелиоэлектростанций (Кош-Агачская солнечная электроэнергетическая станция (СЭС), Алтай), пущенная в этом году, обладает мощностью всего в 5 МВт (в 100 раз меньше, чем мощность крупнейшей американской гелиостанции). Доля российских производителей на рынке фотоэлементов близка к нулю.

Вместо этого правители России делают глубокомысленные утверждения о неизбежном росте потребления углеводородов и пафосно-воинственные заявления насчет исконно российских арктических земель, разыгрывают бессмысленные трубопроводные комбинации, втягивая нацию, по сути, в тупиковые в долгосрочной перспективе проекты.

Российский политический истеблишмент и пропагандистская система, все свои силы направляющие для сохранения нынешней энергетической ситуации в мире, замалчивают, дискредитируют и фальсифицируют реальное положение дел в области стремительного развития альтернативных энерготехнологий, время от времени выступая с алармистскими заявлениями.

В силу консерватизма мышления российские лидеры продолжают делать ставку на ископаемые углеводороды (о чем неопровержимо свидетельствует «Энергетическая стратегия») и тянут всю остальную Россию в этот архаический тупик, фактически побуждая страну становиться не только одним из полюсов политической реакции (наряду с ближневосточными монархиями), но и препятствием на пути технического прогресса. И это вопреки тому, что именно наша страна в советскую эпоху была теоретическим лидером в этой области. Первые основы солнечной энергетики были заложены в Физико-техническом институте имени А.Ф. Иоффе, а академик Ж.И. Алфёров, многолетний директор этого института, является сегодня одним из крупнейших мировых авторитетов и страстных пропагандистов солнечной энергетики.

Да, безусловно, в силу своего северного положения и малого количества солнечных дней у России меньше шансов напрямую воспользоваться преимуществами нового способа получения энергии в полном объеме.

Хотя, к примеру, в далеко не всегда солнечной и временами очень холодной Европе доля солнца выросла в объеме электрогенерации всего за четыре года в два с половиной раза: с 1,9 до 4,8%.

Впрочем, при желании решать проблему, а не искать отговорки в России можно найти достаточно солнечные, малонаселенные и в то же время близкие к энергетической инфраструктуре и потребителю места: Астраханская и Волгоградская области, Калмыкия (общая площадь – около 230 тыс. кв. км), не очень уступающие по своим качественным «солярным» характеристикам более южным пустыням.

Кроме того, энергетики нашей страны обладают уникальным опытом проектирования, строительства и эксплуатации больших энергетических систем. Этот опыт вполне мог бы быть востребован в таких планетарных проектах, как Desertec.

Вывод: в ближайшие годы планету ожидает бум солнечной энергетики. Собственно говоря, он уже начался. Темпы роста будут, видимо, гораздо выше ныне прогнозируемых. Россия же, в силу особенностей мышления ее руководства проспавшая «солнечный бум», плетется в самом хвосте этого процесса.

 Алексей Петрович ПРОСКУРИН