ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ И ЭНЕРГЕТИКА

Серьезность возможных тяжелых последствий, вызванных увеличением количества парниковых газов (ПГ) в атмосфере и ожидаемым потеплением климата, привлекла внимание к данной проблеме климатологов, биологов, экологов и представителей других смежных специальностей, а также различных общественных объединений. Не могла оставаться в стороне от решения этой глобальной проблемы ООН, к которой многократно обращались разные природозащитные организации и видные ученые. В соответствие с резолюцией ее Генеральной Ассамблеи, Международный комитет ООН по окружающей среде в 1992 г. подготовил текст рамочной Конвенции об изменении климата, и в том же году государства — члены ООН (в т.ч. Украина) рассмотрели и подписали ее на конференции в Рио-де-Жанейро. Подписавшие взяли обязательства снизить до 2000 г. эмиссию СО2 до уровня, который был у них в 1990 г., а также продолжать дальнейшее его снижение в XXI столетии. Для координации действий по выполнению конвенции был создан высший исполнительный орган — конференция сторон (КС), а для помощи ей в финансовых вопросах был привлечен Всемирный банк. Официально конвенция вступила в действие только в 1994 г., а первое заседание КС состоялось только в 1996 г.

Хотя на дворе уже 2000 г., практически никаких работ по выполнению конвенции не сделано. Причина этого, на наш взгляд, не в бюрократической неразберихе, а в недостаточном изучении всех связанных с этим технических и финансовых вопросов. Создалось впечатление, что упомянутый Комитет по окружающей среде подошел к про- блеме СО2 с такими же мерками, как ранее к защите озонового слоя и снижению выбросов в атмосферу оксидов серы и азота, и поэтому не обратил внимания на то, что дело здесь идет не об удалении из дымовых газов незначительных по массе вредных загрязнений или замены хладоагентов, а об удалении основного продукта горения, который по массе больше, чем самое топливо (при сжигании 12 кг углерода образуется 44 кг СО2).

Надо отметить, что принятию недостаточно подготовленной конвенции способствовала позиция западноевропейских стран, которые еще до конференции в Рио-де-Жанейро делали заявления об их готовности снизить до 2000 г. эмиссию СО2 до уровня 1990 г., а до 2010 г. сократить ее еще на 25%. В опубликованных там материалах рассматривались различные способы уменьшения антропогенной эмиссии СО2 — от повышения экономичности энергоустановок и использования топлив, не имеющих в своем составе углерода или содержащего его в меньших количествах, до улавливания СО2 из дымовых газов и удерживания его в надежно изолированных от атмосферы хранилищах. Для финансирования всех этих мероприятий были предложены различные прогрессирующие налоги на каждую используемую единицу топлива, но нигде не приводились расчеты затрат для осуществления задуманных планов. А эти затраты в глобальном масштабе колоссальны. Например, для уменьшения эмиссии до 2010 г. на 6,8 млрд. т по разным вариантам потребовались бы капитальные затраты в пределах 4 — 6 трлн. долл., а эксплуатационные расходы на уровне 2010 г. составили бы около 200 — 400 млрд. долл. Все это выяснилось только после того, когда решения конвенции стали рассматривать специалисты-практики, и поэтому неудивительно, что на конгрессе КС в Киото в декабре 1997 г. чаще всего задавался вопрос: «Кто будет финансировать необходимые работы?».

Под влиянием критических замечаний КС учредила Международную экспертную комиссию и приняла ряд дополнительных решений, которые существенно изменили сам подход к антропогенной эмиссии СО2. Одним из таких подходов следует считать дополнение требований по уменьшению эмиссии предложением по созданию условий для дополнительного поглощения СО2 лесами, высаженными на пустующих землях. Хотя на таких землях, обычно мало пригодных для сельского хозяйства, навряд ли можно ожидать поглощения его более 10 т за год с 1 га спелого леса, но в этом уже проявляется экологически взвешенное отношение к СО2, который является не только главным агентом потепления климата, но также одним из базовых источников существования жизни на Земле.

ЕСТЬ ПОВОД ДЛЯ СОМНЕНИЙ

Не известно, как реагировали специалисты других инженерных профессий на принятую в Рио- де-Жанейро конвенцию, но большинство энергетиков, связанных с использованием органического топлива, встретили ее с определенным скептицизмом. В первую очередь их поразило требование по снижению выбросов в атмосферу СО2 до уровня 1990 г., невзирая на ожидаемый значительный прирост населения мира, что несомненно потребует в будущем резкого увеличения расходов энергии.

Принятие конвенции состоялось в начале постчернобыльского периода, когда не только в Украине, но и во всем мире, рушились до основания все надежды на ядерную энергетику. Прежде всего энергетикам стало понятно, что эра ископаемого топлива сохранится еще надолго, а с ней все вытекающие последствия для окружающей среды.

Вторым поводом для сомнений было придание антропогенной эмиссии СО2, на наш взгляд, слишком большого влияния на потепление климата. Зная масштабы загрязнений окружающей среды, особенно морей и океанов, и темпы вырубки лесов, нетрудно было оценить, что намечаемые сокращения антропогенной эмиссии до 2010 г. несоизмеримо меньше, чем потеря источников поглощения СО2, синтезирующих биомассу. Поэтому сразу напрашивается ответ: речь должна идти не о сокращении эмиссии СО2, а об увеличении поглотительной способности фотосинтезирующей флоры. Для этой цели, видимо, следует рассматривать более перспективный вариант, каким представляется нам использование всей гидросферы или ее отдельных бассейнов для увеличения поглощения СО2 путем повышения продуктивности некоторых видов фотосинтезирующей флоры. В этом случае одновременно могла бы решаться проблема увеличения продуктов питания для возрастающего населения мира, а возможно, и получения энергоресурсов. Последнее отнюдь не из мира фантастики, т.к. текущий ежегодный прирост биомассы наземных и водных растений, по энергосодержанию, на порядок больше от энергии всех видов расходуемого в мире топлива. Разумеется, эти проблемы не столь просты. Речь должна идти о контролируемом повышении биологической активности водных бассейнов, которой можно управлять и тем самым исключить возможность возникновения экологических катастроф при ошибочном выборе средств. Полагаем, что последнее слово в этом вопросе должны сказать гидробиологи и биохимики и в стороне от решения этих задач не должны оставаться ученые Украины, которые в бывшем СССР занимали в этих областях знаний ведущие позиции.

Самое большое затруднение при решении проблемы ПГ, вероятно, возникнет в вопросах финансирования. Принятая в Рио-де-Жанейро конвенция и все последующие поправки и дополнения не дали прямого ответа на вопрос — кто и сколько должен вложить средств для выполнения необходимых работ. Принятые для всех стран квоты эмиссии СО2 по достигнутому ими уровню в 1990 г. не совсем справедливы и наносят удар по развивающимся странам, т.к. им, практически, совсем нельзя эмитировать СО2 в атмосферу. Кажется, что наиболее совершенным решением было бы установление штрафов на все государства пропорционально количеству выбросов СО2 в атмосферу. Однако это тоже нельзя рассматривать как безапелляционную справедливость, ибо те государства, которые вошли в число индустриально развитых и выпускали продукцию для всего мира (хотя не пропорционально всем его жителям), оценивали ее без учета расходов на изъятие СО2. А это значит, что «выгода» делилась между жителями всего мира (хотя не всегда справедливо). К тому же достигнутый прогресс в производственной деятельности развитых стран стал приобретением всего человечества, и сегодня малоразвитым странам не нужно преодолевать тот тернистый путь поисков, который преодолевали пионеры индустриализации. Поэтому для разрешения всех разногласий и принятия хорошо выверенного компромиссного решения с четким распределением затрат и санкций потребуется еще много времени и не одна конференция.

ВЗАИМОСВЯЗИ С ЭНЕРГЕТИКОЙ

Хотя в конвенции нет упоминаний о роли тепловых станций в деле снижения выбросов СО2, ее составители, видимо, все же надеялись на это. Такие предложения более 20-летней давности были опубликованы метеорологами и предполагали улавливание СО2 из дымовых газов, его очистку, сжижение и захоронение в глубинах океанов. Однако, проведенные по заказу правительства США исследования в Массачусетском технологическом институте показали, что это наиболее затратный вариант, требующий к тому же дополнительного сжигания топлива в количестве до 30%. Поэтому навряд ли электростанции когда-либо будут использоваться в подобных целях. В то же время можно ожидать, что проблема ПГ может существенно изменить цены на первичные энергоносители, особенно на природный газ, который при сжигании на каждую единицу энергии выделяет почти наполовину меньше СО2. Если раньше считалось, что в начале XXI столетия цены на природный газ будут ежегодно повышаться на 1,2% (уголь — 0,7%, а ядерное топливо — 0,4%), то можно предполагать, что его стоимость будет повышаться значительно больше и это может потребовать пересмотра планов развития энергетической базы.

В созданной ПГ ситуации возрастает окупаемость затрат на повышение КПД энергоустановок. В первую очередь это касается мобильных и стационарных силовых установок, как основных источников эмиссии СО2. Хотя в меньших масштабах, но значительно больший эффект в процентном отношении можно получить при совершенствовании теплогенерирующих и теплоиспользующих установок, как индивидуальных, так и централизованных. Особенно большую экономию может дать расширение комбинированной выработки электроэнергии и тепла в системах централизованного теплоснабжения, построенного на новых, более совершенных принципах устройства тепловых сетей. Здесь уместно отметить, что в Западной Европе за последние три десятилетия централизованное теплоснабжение и комбинированная выработка выросли в три раза.

АЛЬТЕРНАТИВА

На основании отрывочных информационных данных, которые еще иногда попадают в ведущие библиотеки Украины, можно предположить, что через 10—15 лет во всем мире возобновится бум в строительстве АЭС, и не из-за того, что они не имитируют СО2, а потому, что во многих странах разрабатываются проекты новых, устойчивых к авариям реакторов, которые даже в самых экстремальных аварийных случаях не допустят выброса радионуклидов в окружающую среду. Кроме этого, проводятся поиски методов усовершенствования топливного цикла, а также исследуются спо- собы расщепления содержащихся в отходах АЭС долгоживущих радионуклидов с целью превращения их в короткоживущие радиоактивные продукты распада.

Нельзя также исключить появления новых радужных надежд на широкое использование таких возобновляемых источников энергии, как солнечная радиация, ветер, морские волны и др., которые часто будоражат умы специалистов различных профессий, непосредственно не связанных с производством и распределением электроэнергии. К сожалению, многие из них в своих рассуждениях забывают, что выработка и потребление электроэнергии это одномоментный и взаимосвязанный процесс, который, как правило, не совпадает по времени с возможностями указанных альтернативных источников энергии. Кроме этого, они не учитывают того, что каждый установленный киловатт мощности на таких электростанциях в течение года вырабатывает в 2—3 раза меньше электроэнергии, чем на ТЭС, и не подозревают, что для таких альтернативных электростанций нужно дополнительно устанавливать резервные мощности на ТЭС или ГЭС потому, что потребители, в том числе самые «зеленые», требуют беспрерывного электроснабжения.

Нужно также отметить, что в нашем во многом еще «планово-убыточном» хозяйстве имеются значительные резервы экономии энергии, но они только смогут покрыть дополнительные ее пот- ребности для увеличения производительности труда и существенного повышения качества продукции. Кроме этого потребуется немало энергии для улучшения санитарного состояния предприятий и связанных с ними городов и поселков, где выбросы вредных газов, пыли и загрязненных стоков в де- сятки раз превышают допустимые нормы. Поэтому при рассмотрении вопросов эмиссии ПГ пора прекратить разговоры о многократно высшей энергозатратности промышленного производства в Украине по сравнению с другими индустриально развитыми странами мира. Такие «научные сентенции» генерируются некоторыми экономистами (и не только нашими!) на основании соотношения затрат энергии и внутреннего валового продукта (EC/GDP), которое в развитых странах обычно меньше, чем в Украине. При этом они не хотят понять и проверить, что это уменьшение энергозатрат происходит не только за счет широкого применения высоконаучных технологий, а больше всего благодаря высоким доходам общества в сферах, требующих лишь незначительных затрат энергии (финансы, коммерция, научные исследования, проектные и конструкторские работы, изобретения, программное обеспечение ЭВМ, средства массовой информации, туризм, индустрия развлечения, учебные и лечебные заведения и др.). Нужно также помнить, что работающие с неполной загрузкой предприятия имеют повышенные удельные расходы энергии на единицу продукции за счет постоянных энергозатрат, не зависящих от ее объемов (освещение, вентиляция, отопление и др.). На некоторых предприятиях эти постоянные энергозатраты значительно больше переменных, связанных с выпуском заданного количества продукции. Например, на глубоких обводненных и загазованных шахтах водоотлив и вентиляция потребляют до 85% электроэнергии, и поэтому ее удельный расход на 1 т добычи в несколько раз больше, чем на неглубоких малообводненных и незагазованных шахтах.

Для правильной оценки энергозатратности конкретных производств требуется тщательное рассмотрение всех ее составляющих, как прямых (местных заводских), так и тех, которые имеют место в смежных областях и во всех звеньях инфраструктуры. Только при таком рассмотрении энергозатратности в пределах региона или государства можно получить достоверные данные для дальнейшего анализа и сравнений.