Альтернативы для… альтернативной энергетики

Мы говорим: «ВИЭ», подразумеваем – «солнце и ветер». Да, именно так. С альтернативной (возобновляемой) энергетикой у нас теперь прочно ассоциируются солнечные и ветровые электростанции. Причина понятна: за рубежом несколько лет подряд происходит настоящий бум в области строительства ветропарков и производства солнечных панелей. Учитывая не только этот реальный рост, но также официальные планы по переходу на «чистую» энергию, мы уже смело можем назвать указанный способ производства электричества не альтернативной, а «директивной» энергетикой.

Действительно, столь масштабное увлечение солнцем и ветром отодвинуло на задний план другие виды возобновляемой энергии, а также некоторые «нестандартные» (мягко говоря) технические разработки, претендующие на то, чтобы продемонстрировать миру наглядные примеры энергетики будущего. Показать их, что называется, прямо «в железе».

Начнем с того, что в ряде европейских стран традиционная тепловая энергетика играет важную роль в системе централизованного теплоснабжения городов. Как правило, тепловые станции работают в режиме когенерации, то есть комбинированного производства тепла и электричества. Тепло, по сути дела, является здесь своего рода «побочным», но в то же время важным продуктом. А если учесть, что в таких странах как Швеция или Финляндия существует относительно длинный отопительный сезон, вряд ли кому придет в голову с ходу отказываться от этой инфраструктуры. Отапливать дома, так или иначе, приходится. Ветряки с этой целью использовать нецелесообразно. Применение тепловых насосов проблемы также не решает (дорого и не так эффективно). Какой выход? Жечь дальше уголь, газ и дрова (да-да, древесина в европейских странах в качестве топлива используется даже шире, чем в нашей стране)?

Короче говоря, устоявшиеся практики столкнулись с новой парадигмой развития. В принципе, можно было бы спокойно дожить до 2050 года, не спеша перестраивая энергосистему на новый лад. Однако «не спеша» никак не получается, особенно если речь идет о Швеции. Напомню, что после подписания Парижского соглашения по климату европейские государства вступили в отчаянное соревнование по созданию «безуглеродной» экономики. И в этой гонке уже выявились лидеры. Швеция – в их числе. Руководство этой страны, похоже, намерено всем утереть нос и выйти на запланированные показатели с опережением общего графика. В 2017 шведский парламент принял закон, обязывающий выйти на нулевые показатели по выбросу углекислого газа уже в 2045 году. Дальше Швеция должна будет продемонстрировать «отрицательный рост» СО2. Причем, требования распространяются и на объекты энергетики, и на транспорт, и на жилые дома, и даже на сельское хозяйство. Уже к 2030 году объемы выбросов должны сократиться на 65% по отношению к 1990 году. Что касается электроэнергетики, то на 2040 год запланирован полный переход на возобновляемые источники.

Возникает вопрос: что нужно сделать с существующей инфраструктурой теплоснабжения, где используется ископаемое топливо, в том числе – уголь? В этой связи уместно привести такой факт: Европейский Союз является крупнейшим производителем древесных гранул (пеллет) для отопления. Здесь производится примерно половина мирового объема твердого биотоплива. Потребляется же еще больше, поэтому некоторые страны ЕС часть древесных гранул покупают за рубежом.

В настоящее время по этому поводу разгораются дискуссии: является ли сжигание биомассы приемлемым делом с точки зрения программ декарбонизации? Чем она лучше угля в экологическом смысле? Как известно, угольная энергетика серьезно попала «под раздачу», и ее судьба уже предрешена. Но вот что интересно: некоторые энергетические концерны, владеющие угольными станциями, начали переводить их на биотопливо (включая древесные пеллеты и прочее). Такое решение оправдывают тем, что растения при своей жизни уже поглотили определенную часть углекислого газа, а значит, их сжигание можно отнести к нулевому выбросу. Соответственно, если мы будем культивировать растения для энергетических целей (производства пеллет и т.д.), то никакого «греха» не совершим, направляя их в топку.

Тем не менее, некоторые исследователи ставят под сомнение «безгреховность» подобных энергосистем, уверяя, что они даже опаснее угольных станций. Одно дело, когда мы использует отходы деревопереработки. И совсем другое дело, когда превращаем в биотопливо цельную древесину. Последнее – не редкость. То есть биотопливо не может рассматриваться как полноценный возобновляемый источник энергии из-за своей углеродной «нечистоты». У противоположной стороны есть, конечно, свои контрдоводы, однако в любом случае вопрос повисает в воздухе, и его необходимо как-то решить, не прибегая к вынужденным компромиссам.

Так вот, чтобы разрешить все сомнения, некоторые продвинутые энергетические компании разработали абсолютно безупречное решение, предложив технологию улавливания и хранения углекислого газа. Расчет делается на то, что тепловые электростанции, работающие на биотопливе, будут изымать такое количество СО2, что могут стать «углеродно-негативными». То есть «чище некуда». Уловленный углекислый газ предполагается (как вариант) отправлять в специальные хранилища. Их можно оборудовать, например, в скальных образованиях на морском дне. Причем, углекислый газ не будет там находиться мертвым грузом: время от времени его будут оттуда извлекать и транспортировать для хозяйственных нужд. Например, он может стать полезным в тепличном хозяйстве.

Разумеется, такая система приведет к непомерному удорожанию вырабатываемой энергии. Однако европейские страны, борясь с глобальным потеплением, готовы не постоять за ценой. Сама идея улавливания углекислого газа и перехода на «углеродно-негативный» цикл производства кажется весьма привлекательной в контексте обозначенного курса на тотальную декарбонизацию. Будущее, конечно, покажет, насколько целесообразным оказалось данное решение.

То же самое можно сказать и о технологии производства синтетического метана. Это еще одна «оригинальная» тема. Здесь наглядные примеры показывает Германия. Все начиналось там с производства водорода с помощью совершенно «чистой» электроэнергии, вырабатываемой ветряками. Надо сказать, лет тридцать-сорок назад водороду прочили большое будущее как экологически чистому топливу. Главная проблема заключалась в технологиях его производства. Сами эти технологии не так уж и сложны, однако они требовали использования электроэнергии. Поучался замкнутый круг: чтобы произвести экологически чистый водород, необходимо было сжечь «грязный» уголь в топках ТЭС.

Это противоречие сняли немецкие производители, используя для выработки электричества энергию ветра. Однако на получении водорода дело не остановилось. Технологический цикл был продолжен: водород – при помощи специальных катализаторов – вступал в реакцию с углекислым газом, и на выходе получался синтетический метан. Как утверждают специалисты, по своим характеристикам этот синтетический газ мало чем отличается от обычного природного газа, а потому его можно смело транспортировать по трубопроводам, то есть использовать для него уже существующую газотранспортную инфраструктуру. Собственно, из-за этой инфраструктуры как раз и пришлось заняться производством метана на основе водорода.

К тому же, его можно направлять в газовые хранилища, запасать впрок и использовать в безветренные и пасмурные дни, когда падает выработка электричества на основе солнца и ветра. Такая страховка выглядит вполне уместной. В настоящее время в подобных случаях принято полагаться на природный газ. Но ему, как мы видим, уже нашли «чистую» альтернативу.

Как мы понимаем, в случае с синтетическим метаном действует та же логика, что и в случае с биотопливом: поскольку при получении этого топлива использовался «изъятый» из атмосферы   углекислый газ, то его сжигание можно считать «углеродно-нейтральным» (минус на плюс дают ноль). Конечно, в контексте экологически ориентированной политики представленная технология безупречна во всех отношениях. Вопрос, как всегда, упирается в экономику. Подобные проекты пока что реализуются при финансовой поддержке соответствующих инстанций. В рыночных условиях они обречены на провал. Тем не менее, западное общество готово идти на такие издержки, видя в том поиск реальных путей к светлому будущему. Оправдаются ли эти ожидания, время покажет.

Николай Нестеров