ВЭС - ключ к закрытию проблемы истощения ископаемых источников топлива
Еще недавно понятия «возобновляемая энергия», «энергетика, альтернативная ископаемому топливу» воспринимались с большой долей скепсиса, мол, все это фантазии ученых и мечтателей. Экономисты возвращали сторонников экологически чистой энергетики к жестким реалиям, напоминая им о ценах. Однако в последнее время стоимость возобновляемой энергии в мире стала снижаться, что, по прогнозам, в начале следующего столетия может привести к отступлению мощной индустрии ископаемого топлива. К примеру, за последние двадцать лет цена энергии ветра (за киловатт-час) на лучших ветряных электростанциях мира уменьшилась в пять-шесть раз. По мнению некоторых западных аналитиков, в середине грядущего века ветер и солнце будут покрывать половину мирового спроса на энергию.
Поиск альтернативных источников энергии обусловлен необходимостью и потребностью разработки принципиально новой мировоззренческой парадигмы относительно взаимодействия Человека и Природы. Гармония взаимодействия, т. е. взаимное обогащение, а не уничтожение друг друга, - вот главный тезис этой парадигмы. Создание и развитие водородных энергетических систем - одна из возможностей такой гармонизации прагматического отношения человека к природе и естественного развития объективных процессов в природе, а значит, и в социуме, так как жизнь человека неотделима от жизни природы.
Концепция водородно-энергетических систем, как научно-техническая проблема, была предложена учеными в начале 70-х годов и сформировалась буквально в течение десятилетия.
Водородные энергетические системы (ВЭС) развиваются по многим направлениям. Основным является преобразование и хранение экологически чистых видов энергии (энергии ветра и солнца) в виде водорода и использование ее для получения в нужный момент электрической или других видов энергии. Однако результаты научных исследований, полученные в этой отрасли знаний, вышли далеко за ее пределы и используются при создании современных авиалайнеров, автомобилей и автобусов на водородном топливе, различных среднеразмерных металлогидридных электрических батарей (для переносных компьютеров), бесфреоновых систем кондиционирования воздуха, рефрижераторных систем, в атомной энергетике, в космической отрасли и т. д. Эти и многие другие вопросы находятся в центре внимания ученых и специалистов, собирающихся на традиционные конференции «Водородное материаловедение и химия гидридов металлов». Очередная, пятая по счету, состоится в сентябре этого года в Доме творчества ученых в Кацивели (Крым). Конференции поддерживаются Международной ассоциацией водородной энергетики, а ее труды публикуются в специальном выпуске международного журнала «Hydrogen Energy» (США).
Накануне конференции корреспондент «ЗН» обратился с вопросами к председателю Программного комитета конференции Дмитрию ЩУРУ (Институт проблем материаловедения НАН Украины) и члену Международного оргкомитета конференции Вячеславу ЛУЖНЫХ (Национальный университет им. Т.Шевченко).
- Какие новые тенденции в развитии водородных энергетических систем появились за последние годы? Есть ли практические результаты от работы конференции для экономики Украины?
Д.Щур:
- Сегодня специалистам достаточно ясно, что энергетика, которая базируется на исчерпаемых источниках, а это использование углеводородных горючих и ядерных расщепляющихся материалов, ведет к необратимому процессу разрушения нашей среды обитания. Сознавая, что этот процесс должен когда-нибудь закончиться, ученые работают над вопросом получения энергии, во-первых, из экологически чистых источников, а, во-вторых, из возобновляемых источников энергии, например, прямое преобразование энергии ветра и энергии солнечного излучения в электрическую при помощи ветрогенераторов и полупроводниковых солнечных батарей. Сейчас это наиболее перспективная со многих точек зрения технология получения электрической энергии. В Германии, Саудовской Аравии, Индии и других странах созданы и эксплуатируются солнечные электростанции с солнечно-водородным циклом мощностью 350 кВт и выше. Одна такая станция позволяет получить дополнительно в год до 6-7 ГВт электроэнергии. В настоящее время широко применяются и ветрогенераторы. Однако повсеместное использование ветро-, фотоэлектрических преобразователей затрудняется из-за большой флуктуации подачи первичной энергии как в течение суток, так и в течение года. Отсюда возникает серьезнейшая научно-техническая задача: аккумулировать избыточно генерируемую энергию. Разработана концепция, согласно которой водород (это высокоемкий энергоноситель - 33 кВт/кг, получаемый посредством электролиза воды) рассматривается как средство хранения преобразованной солнечной и ветровой энергии. Другими словами, фотогальванические ветро-солнечно-водородные электростанции будут преобразовывать энергию солнечного излучения и ветра в электрическую, накапливать и хранить ее избыток с использованием водородного цикла (т. е. разложение воды электролизом, хранение водорода и кислорода и обратный процесс получения электроэнергии в топливном элементе).
Эти и другие проблемы постоянно находятся в центре внимания участников конференции. При этом дело не ограничивается только обсуждением. Так, в Крыму уже 30 лет функционирует Крымский гелиотехнический центр Института проблем материаловедения НАНУ. Это комплексный научно-исследовательский центр для проведения различных исследований для нужд военно-промышленного комплекса и космической индустрии, для изучения свойств теплозащитных материалов, исследования и обработки тугоплавких материалов, исследования характеристик фотогальванических преобразователей солнечной энергии. С началом конверсии военно-промышленного комплекса основным энтузиастом и сторонником идеи расширения деятельности этого центра в области энергетики является наш директор, академик В.Трефилов. Сейчас на базе этого центра запланировано строительство и эксплуатация гибридной ветро-, фотоэлектростанции с водородным циклом для теплоэлектроснабжения народнохозяйственных объектов Крыма. Работа этой станции основана на преобразовании экологически чистых возобновляемых источников энергии (солнечной, энергии ветра) в электрическую, тепловую, химическую. Учитывая, что есть большой спрос на разработки подобного рода электростанций и систем хранения энергии у стран «солнечного пояса», можно ожидать и внешние заказы на нашу высокотехнологичную и наукоемкую продукцию.
- Рассматривались ли на этих конференциях вопросы, связанные с экологической безопасностью?
В.Лужных:
- На каждой конференции работает секция «Водород и проблемы окружающей среды». Безусловно, на современном этапе развития земной цивилизации экологическая проблема приобрела характер проблемы выживания человечества на планете. Издержки «техногенного волюнтаризма», пренебрегающего соображениями морального поведения по отношению к окружающей среде, привели к разрушительным процессам. Болезнь биосферы вызвала болезненные явления в социуме, возникли новые проблемы, связанные с охраной здоровья человека. Уже давно пришло время пересмотра сложившихся представлений о взаимодействии человека и природы, оценки экологии как интегрированной дисциплины, связанной с физическими и нравственно-духовными основами жизни, рассмотрения ее как в познавательном аспекте, так и с позиции нового гуманистического прагматизма, ориентированного на пользу будущих поколений. Сложившаяся на Земле ситуация диктует необходимость формирования новой экологической парадигмы, которая стала бы краеугольным камнем единого мировоззрения человека мыслящего (homo sapiens) и человека действующего (homo faber) в третьем тысячелетии. Основой этого мировоззрения должно стать возрожденное и обогащенное критическим осмыслением опыта столетий чувство хозяина, осознающего свое моральное право на владение землей и моральную обязанность перед ней. Другими словами, первостепенное значение приобретает наука экософия.
В то же время совместная и взаимосогласованная деятельность homo sapiens и homo faber должна внести существенные коррективы в действия представителей властных структур, которые будут формировать новый миропорядок жизни человечества в III тысячелетии. Несмотря на то, что экологическая тема достаточно обозначена на общественно-политическом небосклоне Европы, Америки, Азии и к решению ее проблем привлечены научные круги, чьи представители введены в правительственные структуры, она, тем не менее, не приобрела должной значимости и пока еще в малой степени влияет на принятие решений, связанных с экономическим развитием, к которому сегодня предъявляются требования устойчивости, надежности, создания потенциала для самовоспроизводства. Это связано с приверженностью представителей властных структур к мировоззренческим стереотипам, сложившимся в пору, когда опасность глобального экологического кризиса не просматривалась столь явно, как теперь. С приходом к власти новой генерации политиков должна быть преодолена имеющая место инерционность, а политика, в целом, должна стать экополитикой.
В настоящее время в Украине растет обеспокоенность степенью и масштабами угрозы со стороны техносферы для глобальных экологических систем нашего жизнеобеспечения. Все больше специалистов склоняются к мнению, что сохранение капитала, каким является окружающая нас среда, сохранение природных экосистем, это необходимое условие на пути к устойчивому развитию. Однако, если принимать решения, исходя из локальных или краткосрочных критериев (даже если они достаточно рациональны и логически обоснованы), то на глобальном уровне или на длительном промежутке времени, они могут привести к печальным последствиям. Иначе говоря, локальная или краткосрочная оптимизация не является таковой на глобальном уровне или на длительном промежутке времени, более того, она может быть стратегической ошибкой. Можно привести много примеров, связанных с новейшими технологиями в промышленности, когда ради сиюминутного успеха наносился непоправимый ущерб природе. Отсюда следует, что при разработке новых технологий их экологические параметры должны стать приоритетными, другими словами, любые новые технологии прежде всего должны быть экотехнологиями.
Таким образом, экософия, экополитика и экотехнологии становятся интегральными характеристиками любой научной работы, а в сочетании с новыми формами организации науки они могут и должны существенно уменьшить опасность глобального экологического кризиса.