Как выбрать оптимальный источник энергии?

На модерации Отложенный Профессор Mark Z. Jacobson из Стэнфорда количественно проанализировал альтернативные источники энергии по широкому спектру параметров, в том числе включающему их влияние на глобальное потепление, здоровье человека, дикую природу, потребление и загрязнение воды, занимаемое пространство, надежность и стабильность. Результаты его исследования указывают на то, что варианты, о которых сегодня громче всех кричат, хуже наилучших от 25 до 1000 раз по условной шкале. Например, широко рекламируемое биотопливо на основе этанола на самом деле гораздо более вредно для здоровья человека, дикой природы, водопользования и в отношении использования пространства, чем даже традиционное топливо, добываемое из недр.

Как утверждает ученый, наиболее многообещающими источниками энергии являются, в порядке ухудшения, ветер, концентрированное солнечное излучение (концентрация с помощью зеркал на тепловой машине), тепло земных недр, приливы, солнечное излучение с фотоэлектрическим преобразованием (солнечные батареи), волны и реки (гидроэлектростанции). Наихудшие – ядерная энергия, уголь, этанол, производимый из зерна и целлюлозы (получаемой из трав). Причем этанол из целлюлозы даже хуже, чем из зерна, поскольку он сильнее загрязняет атмосферу, требует больше площади для производства и наносит больший ущерб дикой природе.

Интересна методика оценки, которую использовал исследователь. Для приведения к общему знаменателю разных типов энергоустановок он рассматривал ситуацию перевода всех автомобилей США на потребление энергии от какого-то одного источника, предполагая, что будут использоваться только альтернативные модели автомобилей (на электрических батареях, водородных топливных элементах и этанольных топливах).

Преимущество ветряной энергии оказалось в том, что 1) она может на 99% уменьшить выбросы в атмосферу; 2) энергия, требуемая для снабжения всех американских автомобилей, может быть получена с площади не более 3 км2 под основания ветротурбин (на выращивание сырья для выработки этанола нужно в 30 раз больше); 3) смертность из-за грязного воздуха могла бы быть уменьшена на 15000 чел/год; 4) водные ресурсы почти не потребляются.

Разумеется, одна ветроэнергия не является панацеей и должна работать «в связке» с солнечной, геотермальной и «водной» энергией. В то же время, ядерные и угольные электростанции в США рекламируются чуть ли не как панацея, хотя выбросы углерода в атмосферу у них больше от 25 (ядерные ЭС) до 100 раз (угольные ЭС). Причем в исследовании рассматриваются угольные ЭС, оснащенные системами улавливания углерода, что позволяет снизить его прямые выбросы на 85-90%.

Однако это не спасает, потому что выбросы при добыче и перевозке угля не снижаются, а топлива требуется на четверть больше.

В случае ядерных электростанций появляется другая угроза – возможность их использования для обогащения урана и создания ядерного оружия для локальных войн. Джекобсон посчитал, что при уничтожении ядерной бомбой одного большого города выбросы углерода в атмосферу не будут очень велики, однако смертность людей будет эквивалентна суммарной за 30 лет смертности от нынешнего уровня автомобильного загрязнения атмосферы (прелюбопытное сравнение, однако).

Наконец, проектирование, оценка и строительство как угольных, так и атомных электростанций занимают несравнимо больше времени, чем других исследовавшихся источников энергии.

Итог – рейтинг источников энергии и энергетических решений автомобилей.
Источники энергии (в порядке ухудшения):
1. ветроэнергия
2. концентрированная солнечная энергия
3. геотермальная энергия
4. приливная энергия
5. солнечные фотоэлементы
6. волновая энергия
7. гидроэлектричество
8. ядерная энергия и угольная энергия (с уменьшенными выбросами углерода)

А атомную электростанцию в Беларуси все-таки решили строить. Причем -- в одном из самых экологически чистых регионов, вблизи заповедных мест. Нет слов...

Энергетические решения для автомобилей (в порядке ухудшения):
1. ветроэнергия + аккумуляторные батареи
2. ветроэнергия + водородные топливные элементы*
3. концентрированная солнечная энергия + аккумуляторные батареи
4. геотермальная энергия + аккумуляторные батареи
5. приливная энергия + аккумуляторные батареи
6. солнечные фотоэлементы + аккумуляторные батареи
7. волновая энергия + аккумуляторные батареи
8. гидроэлектричество энергия + аккумуляторные батареи
9. ядерная энергия + аккумуляторные батареи и угольная энергия + аккумуляторные батареи
10. этанол из зернового сырья
11. этанол из целлюлозы

* Примечание. Автомобили на водородных топливных элементах исследовались только в сочетании с ветроэнергией, а могут работать и с любым другим источником электричества. Хотя топливные элементы потребляют в три раза больше энергии, чем аккумуляторы, они гораздо экологичнее и эффективнее чисто бензиновых двигателей. Кроме того, такие установки применимы для дальних путешествий (дальше 250 миль), когда аккумуляторы использовать проблематично. Идеальной комбинацией были бы аккумуляторы + топливные элементы.