Экология и бизнес
Декарбонизация – главный тренд времени, которому сопутствуют другие проблемы. Среди этих «второстепенных» – проблемы водопотребления, растущая температура биосферы, вымирание животных.
Часть перечисленных бед решается внедрением альтернативных источников энергии. Из пула последних, отметим, выпадают следующие:
• гидроэлектростанции, генерация которых всегда считалась чистой. Однако, перегораживая плотинами реки, человек блокировал естественную миграцию рыб, изменял растительный ландшафт, влияя на популяции животных, птиц;
• термальные станции, зависящие от особенностей недр, что делает их малораспространенным источником тепла/электроэнергии;
• приливные электростанции, которые возможно строить в местах повышенных приливов.
Перспективные источники энергии
Солнечная энергетика
Эта считается ТОП-ом экологичности. Действительно, фотоэлементы используют любой свет, генерируя электроэнергию. Ни свет, ни фотоэлементы природе не вредят.
Однако главной бедой фотоэлектрических станций является низкая эффективность – КПД таких производителей электричества ограничено 25~30 процентами. Основные виновники – инверторы, аккумуляторы. Другая проблема – площади, занимаемые панелями – одна накрывает 7 квадратов земли, вырабатывая ежесуточно 6~7 кВт·ч. Что считается энергетиками мизерной величиной.
Другой недостаток – эксплуатационный. Поясним, невозможно следующее:
• соорудить защиту от града;
• спасти полупроводники от перегрева;
• использовать нормативное сечение проводов – солнечные лучи, повышая температуру соединительных кабелей, снижают их проводимость. Единственный выход – увеличивать сечение.
Есть причины и посерьезнее – исходные материалы для солнечных батарей технологически очень грязные. Совсем недавно, кстати, все твердили о безопасности для природы электромобилей с солнечными панелями. Впоследствии выяснилось, что электроэнергия из розетки тоже грязная. Ведь, например в Китае, она вырабатывается угольными электростанциями. Конечно, бензиновый чад из городов электрокары унесут, но на угольные ГРЭС нагрузка возрастет.
Перечисленные недостатки делают солнечную генерацию низкорентабельной. Однако, ставить крест на панелях рановато. Надо идти путем совершенствования компонентов, входящих в такие станции, разрабатывая новые технологические приемы. Существующая техника прорывных решений не несет.
Дороговата солнечная генерация и домохозяйствам. Например, комплектная электростанция, вырабатывающая 4 киловатта мощности обойдется в 330000 рублей, а 50-киловаттная, способная обеспечить электроэнергией небольшое фермерское хозяйство в 4.3 миллиона.
Ветроэнергетика
Преимущество ветрогенерации – 100-процентное отсутствие выбросов углеводородов. Однако, низкая эффективность – главная беда, которая выражается следующими свойствами ветряков:
• низким КПД, составляющим 30%;
• низким использованием напора воздушного потока – 59%. Данные недостаток заложен принципом работы ветряка – никакими ухищрениями этот барьер преодолеть невозможно.
Учитывая наличие в комплекте ветроэлектростанции преобразователей, аккумуляторов, максимальный КПД составляет 35~45%. Перечисленные «аксессуары» дают возможность запасать электроэнергию, которая вырабатывается 24-вольтовым генератором. Потребителям, напомним, нужны 380/220 вольт. Один ветряк 10-метровой высоты и 1.5-метровым диаметром лопастей выдает ежесуточно лишь 0.6~0.7 кВт·ч. Больше сила ветра – выше выработка. Половину такой генерации потребляет домашний холодильник – представляете, какое количество ветряных мельниц требуется на одно домохозяйство.
Внедрению домашних ветроэлектрогенераторов мешают цены. Например, 3-киловаттный ветряк, способный обеспечить электроэнергией скромный загородный домик, обойдется в 93000 рублей. 5-киловаттный генератор, гарантирующий запросы коттеджа, стоит 220000 рублей. 50-киловаттная установка, рассчитанная на электропотребление многоэтажки, вытягивает на 3.2 миллиона.
Согласитесь, имея региональные электрические сети по всей России, переходить на ветроэнергетику нецелесообразно. Это подсказывает и минувшая зима, когда лопасти европейских генераторов обледенели, что вызвало их останов. Не лучшим оказалось и летнее безветрие – ветрогенераторы встали, вызвав обесточивание множества поселений.
Биотопливо
Истощенные запасы нефти, угля вызвали поиски альтернативы, которым оказалось биотопливо. Подразумеваются уже применяемые биодизель, биогаз, другие органические вещества, содержащие метанол/этанол.
Эксперты утверждают, что таковые, сгорая в ДВС, не выбрасывают вредных веществ. Однако, изучение полного цикла производства этого «зеленого» топлива показывает, что имеются другие проблемы, среди которых главной является выращивание исходного ресурса, требующего искусственное орошения или просто огромных объемов воды.
Идея получать биогаз из навоза сельскохозяйственных животных оказалась несостоятельной. Ведь одной корове ежесуточно требуется 70~100 литров воды, а из 1000 килограммов этого ресурса получается 50~60 кубов биогаза.
Еще малопроизводительнее использование растительного сырья. С его тонны выходит только 200 кило метанола. Получается, что гектар поля выдаст 5 кило топлива.
Таким образом, внедрение биотоплива обернется потребностью вырубить леса, занимающие площади, требуемые растениям, которые надо возделывать на «зеленый» дизель.
Заметим, заправив авто безопасным окружающей среде бензином, вы получите 25-процентное снижение пробега – такое топливо менее эффективно минерального. Оно, конечно, чище, но вредит другим способом – перечислено выше.
Сегодня зеленым топливом пользуются страны, загнанные в альтернативный сегмент, нефтяным кризисом. Среди примеров – Бразилия, отличающаяся благоприятным климатом для сельскохозяйственной деятельности. Одни такой бразильский путь приветствуют, другие считают, что голодающее там население, перечеркивает достижение.
Атомная энергия
Последнее время атомная энергетика стала выходить из зоны критики «зеленых», а немецкий парламент даже воспользовался экспертным заключением ученых, доказавших, что АЭС – самые безопасные и чистые. Некоторые аналитики предвидят прирост атомной генерации к 2040-му на 30~60%. Впрочем, на фоне китайских достижений, активного внедрения этой генерации в Индии, выделяется Япония, несколько других государств, избавляющихся от АЭС.
Заметим, что атомная энергетика скоро получит конкурента – китайская пресса минувшим сентябрем сообщила, что начало 2030-х ознаменуется запуском реактора ядерного синтеза. Заявление прозвучало от инициаторов проекта, выступивших на экологической конференции.
Газотурбинная генерация
Перевод ГРЭС, ТЭЦ на газ – очень хорошая альтернатива. Особенно на фоне разрушения популярности водородного топлива, оказавшегося, если рассматривать весь цикл его производства, грязнее нефти и угля. Угольные электростанции, переведенные на газ, сокращают выбросы на 50~70%. Кстати, газотурбинные установки, гарантируют ещё большую эффективность. Они подобно ТЭЦ выдают электроэнергию и тепло. Установки отличаются небольшими габаритами и поразительной производительность. Быстрый монтаж модульных устройство гарантирует оперативное подключение газотурбинных установок к тепловым сетям небольших городков, поселков. Предполагается, что их внедрение целесообразнее ремонта и модернизации привычных котельных. Правда, появление модульных котельных повысило конкуренцию последних.
Российская альтернативная энергетика
Внедрению зеленой генерации в России препятствуют объективные обстоятельства:
• огромные запасы ископаемых разновидностей топлива;
• перспектива вырубки лесов под ветропарки;
• доказанный вред больших ветряков – лопасти уничтожают неосторожных птиц, генерируют низкочастотные колебания воздуха, вызывающие нарушение пищевых цепочек. Например, миграцию червей, оставляющую птиц без пищи;
• загрязнение среды производителями редкоземельных металлов. Последние нужны для аккумуляторных батарей;
• проблемы утилизации лопастей ветряков.
Основные тренды, конечно, задаются прогнозами. Например, просчитано, что газ к 2040-му будет доминировать над другими топливами и альтернативами. Однако, местные особенности могут дать дорогу и зеленому топливу – деревенскую теплицу дешевле отапливать своим биогазом, экономя деньги на покупке природного. Электромобили рациональнее подзаряжать от солнечных батарей – здесь возможно прямое подключение, не требующее преобразователей.
Российский уголь
Уголь не обязательно сжигать. В январе 2012-го российский Кабмин утвердил долгосрочную программу, охватывающую переработку угля, позволяющую трансформацию грязного топлива в зеленую продукцич.
Предложено превратить ископаемое топливо в продукт, служащий исходником множества химических веществ, углеродных и материалов. Даже современные технологии гарантируют получение 130 видов химии, превращающихся после переработки в 5000 новых продуктов.
Подобная тактика снимает проблемы зависимости от газа, нефти. Формированием углехимических кластеров, использующих угольные запасы, уже озаботились американцы, канадцы, австралийцы.
Глубокая переработка угля в Китае стала приоритетом национальной технической политики. Здесь в 2008-м возвели завод прямого сжижения угля, выдающего ежесуточно 24000 баррелей жидкого топлива.
Созданный в России Кузбасский кластер, выпускает продукцию, востребованную следующими отраслями:
• металлургией. Используется коксованный уголь;
• переработчиками. Поставляются исходные вещества, преобразуемые в наноматериалы, композиты;
• энергетиками, теплоснабжающими организациями. Востребован угольный газ;
• строительной. Используют сорбенты, стройматериалы, в основе которых уголь.
Совокупный оборот кемеровского кластера давно превзошел 120 миллиардов рублей.
Зеленые компании
В сегменте альтернативных производств существует множество компаний. Вот показатели работы некоторых:
• NextEra Energy, занимающаяся солнечно и ветровой генерацией. Расширение бизнеса требует огромных вложений. Результат – закредитованность достигает 130% от стоимости основных средств. Чистая рентабельность сегодня – 14%. Динамика этого показателя – отрицательная: 2018-й – 40%; 2019-й – 20%. Так с кредиторами можно и не рассчитаться;
• SolarEdge – разработчик компонентов солнечных батарей. Стоимость компании равна ста годовым прибылям или девяти годовым выручкам. Под вопросом – нормативная окупаемость. Кредит превышает стоимость основных фондов на 60%;
• Renewable Energy Group – производитель биодизеля, двукратно нарастивший объемы выпуска топлива минувшим годом, а мартовскими пиками текущего года - троекратно. Выручка с 2014-го постоянно растет. Исключением стал 2020-й коронавирусный, подкосивший прибыль. Однако, в минус показатель не ушел;
• TPI Composites – производитель лопастей ветрогенераторов. Убыточная компания, обнадеживающая инвесторов растущей выручкой. Капитализация – $2 миллиарда.
Вывод
Настоящей альтернативой грязным технология является атомная и термоядерная энергетика. Подчеркнем, для сегодняшних возможностей человечества.
