Зеленая энергетика серое будущее человечества. Ч1

Зеленая энергетика – серое будущее человечества. Часть 1
Green energetic is an iridescent future of Mankind. Part 1

Предисловие

Существует противоречие между приверженцами ускоренного перехода к альтернативной энергетике, использующей возобновляемые и неисчерпаемые ресурсы, и сторонниками традиционной энергетики и перспективных ядерных технологий. Первая группа опасается глобального потепления и стремится как можно скорее снизить эмиссию парниковых газов. Вторая группа сомневается в наличии глобального потепления (тем более антропогенного) и опасается существенного удорожания добычи и истощения невозобновляемых природных ресурсов в недалекой перспективе. Несмотря на различие ярких и блеклых, крупных и малозначимых, нравственных и дурно пахнущих поводов для полемики эти две стороны фундаментально едины в необходимости трансформации глобальной энергетики, но кардинально не согласны в направлении этого процесса. Главный тезис критиков зеленой энергетики заключается в следующем: технический прогресс цивилизации всегда сопровождался (потому что требует этого) увеличением количества доступной энергии и использованием все более концентрированных её форм. В этой логике следует продолжать использовать ископаемое топливо и переходить к технологиям ЗЯТЦ и термоядерного синтеза. В то же время альтернативные источники энергии характеризуются тем, что собирают рассеянную, зачастую периодическую энергию, и переход к преимущественному использованию ветрогенерации, фотовольтаики, биомассы и т.п. приведет к снижению потока энергии, доступной человечеству и кризису цивилизации с наступлением так называемых «темных времен» и технологическим упрощением вплоть, возможно, до уровня Средневековья или начала эпохи Промышленного переворота. При этом «темные времена» будут сопровождаться масштабным снижением численности человечества из-за голода, войн, эпидемий и общего снижения культуры взаимоотношений в социуме. Эти две группы людей уместно было бы назвать низкоэнергетическими и высокоэнергетическими трансформистами. Пугающая перспектива, которую рисует высокоэнергетические трансформисты, фактически изображает смерть современной цивилизации. Это мешает им найти точки соприкосновения с оппонентами. С другой стороны, адепты низкоэмиссионной энергетики не могут дать ответа, насколько реально поддерживать современную техногенную цивилизацию на скудной энергетической базе, если переход к преимущественному использованию альтернативных источников энергии произойдет в глобальном масштабе, отчего их решимость к действиям напоминает религиозное рвение, а сама концепция «Зеленой Энергетики» приобретает черты новой конфессии (но еще не тоталитарной секты).
Эта статья написана как бы от лица адепта «зеленой религии» высокого градуса посвящения. Но в ней мы попытались дать логическое продолжение идеям перехода к низкоэмиссионной энергетике и спрогнозировать, какими чертами будет обладать цивилизация в условиях широкого развития технологий использования низкоэнергетических ресурсов. Причисляя себя к сторонникам высокоэнергетической трансформации цивилизации, мы полагаем, что в близкой исторической перспективе человечество спустится в энергетическую яму, но не столь глубокую, чтобы в ней наступили «темные времена». Предлагаем рассматривать эту работу как добрую иронию в адрес низкоэнергетических трансформистов, стесняющихся описать то серенькое будущее, в которое влечет их политика перехода экономике с низким уровнем эмиссии парниковых газов. Мы надеемся развеять страх перед энергетическим апокалипсисом и призвать обе стороны столь разных приверженцев энергетического перехода к конструктивной дискуссии, ведь если реально существуют два противоположных явления, или, говоря конкретнее, два альтернативных набора технологий для энергетического перехода, то реализован будет их некий симбиоз.

Введение (Introduction)

В последние годы возрастает активность деструктивных сил, ставящих под сомнение международные усилия по ограничению эмиссии парниковых газов и переходу к удовлетворению потребности в энергии с помощью преимущественного использования неисчерпаемых и возобновляемых ресурсов. Усилия этих «критиков» сказываются негативно на достижении консенсуса в разных странах. В России одним из наиболее значительных электронных ресурсов (возможно, наиболее значительным, если судить по посещаемости и интенсивности обновления контента) является сайт Aftershock.news, авторы и читатели которого последовательно защищают ретроградные взгляды в отношении зеленой энергетики и вообще климатических усилий прогрессивного человечества.
В связи с этим мы считаем необходимым и полезным разместить непосредственно на данном ресурсе, опровержение распространенных заблуждений и прямого непонимания логики глобального энергетического перехода. Тем более что оппоненты энерго-климатических ретроградов до сих пор не привели многих контраргументов.
В нашем разъяснении мы коснемся нескольких важных проблем, по которым непонимание на ресурсе Aftershock.news зашло наиболее далеко и в наиболее тупиковом направлении, а именно:
1) Как будет решаться проблема так называемой «пилы производства-потребления энергии»;
2) В чем заключается глобальная стратегия по адаптации к истощению месторождений некоторых полезных ископаемых и увеличению энергетических затрат на их добычу;
3) Почему глобальные усилия все более сосредотачиваются на ограничении использования ископаемого топлива, в особенности угля;
4) Почему некоторые развитые страны отказываются от развития климатически безопасной атомной энергетики;
5) С чем связано ускорение перехода к электроаккумуляторному общественному и частному транспорту;
6) Какими средствами располагают развитые страны для помощи мировому сообществу в организованном переходе к альтернативной энергетике, низкоэмиссионному производству и сохранению гармоничной системы разделения труда;
7) Какова роль России в глобальном энергетическом переходе (специально для русскоязычных читателей).
Предваряя наш обзор, заметим, что мировое сообщество в лице наиболее ответственных стран предпринимает поистине титанические усилия для преодоления угрозы так называемых «темных времен», тогда как неконструктивная критика энерго-климатических ретроградов, напротив, делает эту угрозу более реальной или, по крайней мере, более пугающей.

Часть 1. Пила производства и прерывистость потребления (Cycles of electricity consumption)
Как будет решаться проблема так называемой «пилы производства-потребления энергии?
Критики альтернативной энергетики обоснованно обращают внимание на следующие факты:
1. Производство «зеленой» энергии и ее потребление существенно не совпадают в течение суток. Утром и вечером, когда потребление выходит на максимум, солнце либо еще не светит, либо уже не светит, либо светит недостаточно сильно для эффективной работы фотоэлементов. Кроме того, и ветер во многих регионах, особенно приморских, усиливается после того, как солнце прогреет поверхность земли, индуцируя восходящие потоки и горизонтальное перемещение приземного воздуха;
2. Разрыв производстве и потреблении электрической энергии может еще более увеличиваться при неблагоприятных погодных условиях (штиль, слабый ветер или, напротив, шторм, а также облачная погода);
3. Производство, эксплуатация и утилизация ветряных и фотоэлектрических установок требуют значительных затрат невозобновляемых ресурсов и происходит в настоящее время при использовании преимущественно традиционных видов энергии;
4. Несовпадение суточных графиков производства и потребления заставляет поддерживать тепловые и атомные электростанции, обеспечивающие базовое производство энергии;
5. Недостаточное производство энергии на ветряных и солнечных установках вследствие неблагоприятных погодных условий приходится компенсировать либо импортом электроэнергии, либо сооружением маневренных газовых ТЭС. При этом импорт электроэнергии возможен до тех пор, пока в соседних странах имеется стабильная, не зависящая от погоды генерация, а маневренные ТЭС, работая не на оптимальных режимах, загрязняют воздух на единицу мощности сильнее, чем электростанции непрерывного рабочего цикла;
6. Технологически доступные способы аккумуляции альтернативной электроэнергии, обладают рядом недостатков, препятствующих либо их повсеместному, либо широкому применению. Так, ГАЭС целесообразно по издержкам строить в ограниченном количестве мест, а электроаккумуляторные станции, несмотря на общий прогресс в их создании, потребуют фантастического количества ресурсов при глобальном использовании.
7. Наконец, выдвигается термодинамическое возражение (столь любимое уважаемым главным редактором ресурса), согласно которому прогрессивное развитие цивилизации требует возрастающего потока энергии (другими словами, использования новых источников энергии), а альтернативная энергетика, напротив, использует рассеянные низкоэнергетические источники энергии, ведет к снижению энергопотока, пронизывающего общественное производство, и потому, якобы, несовместима с развитием техногенной цивилизации.
Подытожим, существенными моментами изложенных аргументов являются: разрыв в производстве и потреблении энергии, технологическая невозможность широкой аккумуляции энергии, термодинамическое возражение. Из этого критики делают выводы об общей нереальности энергетического перехода к возобновляемой энергетике. Эти возражения энергетических ретроградов справедливы, но несостоятельны, поскольку имеют доступное решение в ближайшей исторической перспективе.
Ретрограды как будто не видят, что в развитых и многих развивающихся странах воплощаются в жизнь модели управления энергопотреблением. Все они содержат меры положительное стимулирования спроса на энергию в часы ее высокого производства и меры дестимуляции спроса в утренние, вечерние часы и при неблагоприятных для производства энергии погодных условиях. Это в основном экономические меры, связанные как с внедрением линейки суточных тарифов, так и рыночным изменением цены на электричество в течение суток в зависимости от уровня ее производства. Опробуются способы административного и законодательного регулирования. Это пока еще только зачаток системного регулирования потребления. Можно сказать, что прерывистое производство энергии не потребует аккумуляторов при прерывистом потреблении.
Подобные меры стимулируют рядовых граждан к оптимизации: а) ограничивая свое потребление, б) регулируя потребление (активное использование электроприборов в часы дешевого электричества), в) применяя бытовую аккумуляцию энергии. У каждого из этих способов имеется свой потенциал развития.
Ограничение потребления связано с использованием более экономичной электрической техники, выключения из сети не используемых в данный момент приборов, уменьшения времени их использования. Например, нет необходимости (а значит от этого требуется отказаться) включать телевизор или радио по привычке, для фона, оставлять включенным свет, когда в комнате никого нет или в ней достаточно естественного освещения. Мы не призываем к домашнему нудизму в жару и надеванию верхней одежды в холодном помещении, но, очевидно, что при должной мотивации нетрудно выработать полезные энергетические привычки. Одеваясь в доме летом более легко, мы можем устанавливать кондиционер на более высокую температуру, надевая зимой удобные теплые брюки и свитер, мы имеем возможность понизить температуру в отопительной системе. Теплый дом летом и прохладный зимой – нормальное явление зеленого перехода. Мы бы даже заметили, что это явление естественное, так сказать, приближенное к натуре. Ограничение потребления связано и с более экономичным использованием других ресурсов (одежды, пищи, развлечений), позволяющим высвободить дополнительные средства на покупку электричества.
Регуляция потребления основана на использовании электроприборов в часы дешевого электричества  как для удовлетворения повседневных, так и периодических нужд. К первым относится приготовление пищи, обмен информацией, хобби, мелкотоварное производство, ко вторым – ремонт, уход за домом и придомовой территорией, стирка и т.д.
Бытовая аккумуляция энергии возможна в различных формах, от аккумуляторов мобильных устройств, до аккумуляторных батарей, используемых для последующего питания электрических приборов с низким электропотреблением, а также для зарядки электрических автомобилей, велосипедов, самокатов. Кроме того, возможно аккумулировать энергию в виде тепловой и потенциальной энергии. Рассмотрим два примера.
Пример 1. Теплонакопитель
В часы дешевого электричества нагревается вода в теплоизолированном баке, а затем используется для отопления. В частном доме подобный аккумулятор тепла можно разместить на чердаке, а в квартире – в одной из комнат. Конечно, это уменьшит полезную площадь, но современные квартиры и так чрезмерно просторны. Лучше жить потеснее, но в тепле, чем мерзнуть на просторе. Оптимально теплоаккумулятор обустраивать в детской, нечто вроде полатей для ребятишек, ибо все лучшее детям. Полагаем, что никто не станет спорить: в свежем климате зимой наилучшее это теплая лежанка.
Пример 2. Холодоаккумулирующий холодильник.
Такой холодильник будет иметь накопитель холода и более хорошую теплоизоляцию, что даст возможность отключать его в часы дорогого электричества. Конечно, объем холодильной камеры уменьшится, но пора приобретать привычку хранить меньше продуктов, быстрее используя скоропортящиеся продукты и уменьшая количество выбрасываемой испорченной пищи.
Кроме того, целесообразно более широко использовать бытовую консервацию продуктов, занимаясь приготовлением джемов, соков, тушеных продуктов и т.п. также в часы дешевого электричества. Внушают оптимизм примеры рачительного отношения к энергии как, например, в Финляндии, где все больше семей применяют комплексный подход повышения энергоэффективности своих домов: утепление, рекуперация тепла при вентиляции, аккумуляция тепла ночные часы дешевого электричества, использование тепловых насосов и др.
Все перечисленное применимо преимущественно в быту, однако может ограничено использоваться в общественном питании, предприятиях социальной сферы и на транспорте. Очевидно, что сохранение базовой генерации, пусть и на более низком, чем теперь, уровне необходимо. Легкая промышленность и сфера услуг переводится по возможности на прерывистое потребление, т.е. в какой-то части. Минимальная социальная инфраструктура и промышленные предприятия непрерывного цикла работают при постоянном потреблении энергии. Так некогда и работа мельниц в Нидерландах закипала при свежем ветре.
Нам не требуется аккумуляции энергии для компенсации всего разрыва между ее производством и потреблением. Нам требуются накопители для поддержания критического минимума электропотребления в период суточного спада производства энергии. Также очевидно, что работа предприятий непрерывного производственного цикла будет обеспечиваться за счет базовой генерации.
Есть еще один аспект энергетического перехода. Когда вы не можете произвести электричество в любое необходимое время, вы приучаетесь обходиться без него. Однако бытовые проблемы постоянны и для их решения требуется использовать какую-то энергию. Поэтому в отсутствие электричества вам приходится применять химическую энергию биомассы, энергию мускульную или иную механическую энергию. Из этого мы выходим к обществу, в котором использование альтернативной энергетики становится более простым и почти не требующим аккумуляторных установок, используется в основном преобразование кинетической энергии воздушного и водного потока в механическую энергию для бытовых нужд и мелкого производства. Использование электричества в быту при этом становится неравномерным, но продолжает оставаться повсеместным. В быту электричество используется для удовлетворения потребностей высокого порядка: получения и обмена информацией, развлечения, самовыражения. Кроме того оно служит для статусных целей по причине своей дороговизны. В мелком производстве использование электричества также периодично. Линий электропередач станет меньше, что поможет достигнуть огромной экономии на их содержании! Крупное производство и обязательная социальная инфраструктура будут требовать непрерывной электроэнергии, но это существенно меньше современного уровня: оптимизированные заводы, интенсивное агропромышленное производство, вооруженные силы и органы правопорядка, органы управления, социальная сфера (медицина, образование, общественный  транспорт и т.д.). В этих сферах общественного производства также имеются обширные резервы сокращения энергетических затрат с помощью всех трех путей:
а) использование более экономичного оборудования;
б) перевод части работ на использование механической и мускульной энергии. То что можно крутить на месте, пусть крутится ветром и водой, то что можно делать руками, пусть делается руками;
в) перевод еще некоторой части работ на периодическое использование электрической энергии. Например, обмен информацией и создание части информации можно осуществлять в период пика производства энергии, т.е. когда солнце светит, а ветер дует.
Да, платой за зеленое будущее станет некоторое снижение производительности труда, но это гармонизируется снизившимся потреблением ответственных людей, и будущее нам представляется как использование электроэнергии неравномерно в обществе и на территории.
Таким образом, прерывистая генерация означает и прерывистое потребление, или, точнее, гармонизацию производства и потребления. Общественные блага есть, но они дороже и доступны периодически. Сохраняется минимум производства и деятельности с постоянным потреблением электроэнергии. Придется уменьшить потребление в целом. Подобное общество будет менее энергонасыщенным, с меньшей производительностью труда и поэтому менее конкурентоспособным. В таком случае оно, казалось бы, должно проигрывать в экономическом соперничестве обществам, продолжающим использовать грязное ископаемое топливо. Решение этой проблемы возможно двумя путями: а) переходом всех стран к форсированному развитию зеленой энергетики, б) введением налога на эмиссию углекислого газа сверх согласованных квот для стран, использующих преимущественно традиционную энергетику. В идеале второй путь должен стимулировать страны к следованию первому пути – магистральному пути человечества.
Совершенно напрасно некоторые авторы, такие как С. Безгин (Тояма Токанава), насмехаются над усилиями Австралии по переходу к альтернативной генерации и масштабной аккумуляции электроэнергии. Австралия как раз замечательный полигон; необходимо, чтобы потребители сами привыкли себя ограничивать; в помощь создаются юридические условия и инфраструктура, в т.ч. адаптационные лагеря, препятствующие панической миграции в штаты с более дешевым электричеством, но грязной генерацией. Это построение интересной модели обучающего ограничения свободы перемещения, или, говоря шире, прогрессивного обучения в условиях ответственной свободы детерминированного выбора.
Нескольких слов достойно заблуждение энерго-климатических ретроградов относительно водородной энергетики. Они верно отмечают, что аккумуляция энергии путем запасания водорода аналогична запасанию естественных газов в кишечнике: и в первом и во втором случае утечки будут значительны. Однако только демагоги могут приписывать нам намерение сделать водородную аккумуляцию тотальным способом балансировки производства и потребления электричества. Для нас это технологии дополнительной аккумуляции энергии, которые будут иметь ограниченное распространение для удовлетворения местных нужд. Водород будет производиться так, чтобы храниться недолго, потребляться быстро, потребляться на месте производства. И если некоторым адептам Aftershock.news нравится рассуждать об опасности грядущего экспорта водорода по кишкам российских трубопроводов, то это не станет ни реальным будущим, ни футуристическим прогнозом, но только фантазиями анального интеллектуализма (flood in English or srutch in Russian).
Итак, ни разрыв между производством и потреблением, ни сложности с аккумуляцией энергии не представляют собой нерешаемых проблем. Но их решение ведет к построению иного общества, менее энергонасыщенного, более рачительного, ответственного, экономного и интеллектуального. Мы долго пренебрежительно относились к электричеству, считая его данностью, обыкновенным чудом, возникающим из розетки. Пора отнестись к электричеству со всем уважением, не как к безвкусному повседневному пойлу, но как к изысканному кушанью, если не деликатесу.