8. oktober 1975 laget akademikeren Pyotr Leonidovich Kapitsa, som ble tildelt Nobelprisen i fysikk tre år senere, på en vitenskapelig sesjon dedikert til 250-årsjubileet for Sovjetunionen. "Alternativ energi", med unntak av kontrollert termonuklear fusjon.
For å oppsummere hensynet til akademikeren Kapitsa, koker de ned til følgende:
Hovedargumentet som Kapitsa brukte i sin rapport om mulighetene for alternativ energi var på ingen måte en økonomisk tilnærming, men fysiske hensyn. Hans hovedinnvending mot den uhemmede fascinasjonen for det fasjonable allerede da, for førti år siden, var begrepene "gratis og miljøvennlig alternativ energi" en åpenbar begrensning, som ikke er tillatt den dag i dag: ingen av de alternative energikildene, det være seg solcellepaneler, vindparker eller imidlertid har hydrogenbrenselceller aldri nådd energi- og kraftdensitetene som leveres av fossile brensler som kull, olje og gass eller kjernekraft.
Dessverre er denne typen begrensninger ikke politisk, men nøyaktig fysisk - uavhengig av statssystemet eller ideologien som er valgt i landet, må enhver økonomi baseres i en eller annen grad nettopp på de fysiske lovene i verden rundt oss. Innsatsen fra forskere eller ingeniører kan få oss nær nok den teoretiske fysiske grensen til en bestemt teknologi, men dessverre er den absolutt ubrukelig i å prøve å hoppe over en slik begrenser.
Så for eksempel er den begrensende konstanten for solenergi den såkalte "solkonstanten", som er 1367 W per kvadratmeter i jordens bane. Dessverre er denne "orbital kilowatt" fullstendig utilgjengelig for oss som lever på jordoverflaten. Mengden solenergi som når jordoverflaten påvirkes av mange faktorer: været, den generelle gjennomsiktigheten i atmosfæren, skyer og tåke, solens høyde over horisonten.
Men det viktigste er rotasjonen på planeten vår rundt sin akse, som umiddelbart reduserer den tilgjengelige energien til solkonstanten med nesten halvparten: om natten er solen under horisonten. Som et resultat må vi, innbyggerne på jorden, nøye oss med maksimalt en tidel av den orbitale solkonstanten.
Uansett hvilken energikilde som anses, kan den karakteriseres av to parametere: energitetthet - det vil si mengden per volumsenhet - og hastigheten på overføringen (forplantning). Produktet av disse mengdene er den maksimale effekten som kan oppnås fra en enhetsoverflate ved bruk av denne typen energi.
Kampanjevideo:
La oss si solenergi. Tettheten er ubetydelig. Men den sprer seg med stor hastighet - lysets hastighet. Som et resultat er strømmen av solenergi som kommer til jorden og gir liv til alt i det hele tatt ikke liten - mer enn en kilowatt per kvadratmeter. Alas, denne strømmen er tilstrekkelig for livet på planeten, men som den viktigste energikilden for menneskeheten er ekstremt ineffektiv. Som P. Kapitsa bemerket, kan en person på havnivå, med tanke på tap i atmosfæren, faktisk bruke en strøm på 100-200 watt per kvadratmeter. Selv i dag er effektiviteten til enheter som konverterer solenergi til elektrisitet 15%. For å dekke bare husholdningsbehovene til en moderne husholdning, er det nødvendig med en omformer med et areal på minst 40-50 kvadratmeter. Og for å erstatte fossile kilder med solenergi,det er nødvendig å bygge en kontinuerlig stripe med solbatterier som er 50-60 kilometer brede langs hele landdelen av ekvator. Det er helt åpenbart at et slikt prosjekt i overskuelig fremtid ikke kan gjennomføres verken av tekniske, økonomiske eller politiske årsaker.
Det motsatte eksemplet er brenselceller, der det er en direkte konvertering av den kjemiske energien av hydrogenoksidasjon til elektrisitet.
Petr Kapitsa skrev:”I praksis er energiflukt tettheten veldig lav, og bare 200 watt kan fjernes fra en kvadratmeter elektrode. For 100 megawatt strøm når arbeidsområdet til elektrodene en kvadratkilometer, og det er ikke noe håp om at kapitalkostnadene for å bygge et slikt kraftverk vil være berettiget av energien det genererer. Dette betyr at brenselceller bare kan brukes der høy effekt ikke er nødvendig. Men de er ubrukelige for makroenergi."
Her er energitettheten høy, og effektiviteten til en slik konvertering er høy og når 70 prosent eller mer. Men overføringshastigheten er ekstremt lav, begrenset av den svært lave diffusjonen av ioner i elektrolytter. Som et resultat er energitettheten omtrent den samme som for solenergi. Petr Kapitsa skrev:”I praksis er energiflukt tettheten veldig lav, og bare 200 watt kan fjernes fra en kvadratmeter elektrode. For 100 megawatt strøm når arbeidsområdet til elektrodene en kvadratkilometer, og det er ikke noe håp om at kapitalkostnadene for å bygge et slikt kraftverk vil være berettiget av energien det genererer. Dette betyr at brenselceller bare kan brukes der høy effekt ikke er nødvendig. Men de er ubrukelige for makroenergi.
Så konsekvent vurderer vindenergi, geotermisk energi, bølgeenergi, vannkraft, hevdet Kapitsa at alle disse, ifølge en amatørs mening, er ganske lovende, kilder vil aldri kunne konkurrere seriøst med fossilt brensel: tettheten av vindenergi og havbølgenes energi er lav; lav termisk ledningsevne av bergarter begrenser geotermiske stasjoner til en beskjeden skala; alle er gode med vannkraft, men for at den skal være effektiv, er det behov for enten fjellelver - når vannstanden kan heves til en stor høyde og derved gi en høy tetthet av gravitasjonsenergi av vann - men det er få av dem, eller det er nødvendig å gi store områder med magasiner og ødelegge fruktbar land.
Fredelig atom har ingen hast
I sin rapport berørte Petr Leonidovich Kapitsa spesielt atomkraft og bemerket tre hovedproblemer på veien for dens dannelse som den viktigste energikilden for menneskeheten: problemet med radioaktivt avfall, kritisk fare for katastrofer ved atomkraftverk og problemet med ukontrollert spredning av plutonium og atomteknologi. Ti år senere, i Tsjernobyl, klarte verden å sørge for at forsikringsselskaper og akademiker Kapitsa var mer enn korrekte når det gjaldt å vurdere faren for atomkraft. Så langt er det ingen snakk om å overføre verdensenergi til kjernefysisk drivstoff, selv om man kan forvente en økning i andelen i industriell elektrisitetsproduksjon.
Pyotr Kapitsa satte sitt største håp på termonuklear energi. I løpet av de siste tretti årene, til tross for den enorme innsatsen fra forskere fra forskjellige land, har imidlertid problemet med kontrollert termonuklear fusjon ikke bare blitt løst, men over tid har forståelsen av problemets kompleksitet snarere bare vokst.
I november 2006 ble Russland, EU, Kina, India, Japan, Sør-Korea og USA enige om å starte byggingen av en eksperimentell termonukleær reaktor ITER, basert på prinsippet om magnetisk inneslutning av høytemperaturplasma, som skulle gi 500 megawatt termisk kraft i 400 sekunder. For å vurdere tempoet i utviklingen, kan jeg si det i 1977-1978. forfatteren deltok i analysen av muligheten for å "mate" ITER ved å skyte en solid hydrogentablett inn i plasmaet. Ideen om laserfusjon, basert på rask komprimering av et hydrogenmål ved hjelp av laserstråling, er heller ikke i den beste tilstanden.
Veldig dyr science fiction …
Men hva med hydrogenenergi og det beryktede biodrivstoffet, som promoteres mest aktivt i dag? Hvorfor la ikke Kapitsa merke til dem i det hele tatt? Tross alt har menneskeheten brukt biodrivstoff i form av ved i århundrer, og i dag virker hydrogenenergi så lovende at det nesten hver dag er rapporter om at de største bilfirmaene demonstrerer konseptbiler på hydrogen! Var akademikeren virkelig så kortsiktig? Akk … Ingen hydrogen eller til og med bioenergi i ordets bokstavelige forstand kan eksistere.
Når det gjelder hydrogenenergi, siden det ikke er naturlige hydrogenforekomster på jorden, prøver tilhengerne å oppfinne en maskin for evig bevegelse i planetarisk skala, ikke mer og ikke mindre. Det er to måter å skaffe hydrogen i industriell målestokk: enten ved elektrolyse for å spalte vann til hydrogen og oksygen, men dette krever energi, åpenbart bedre enn det som deretter frigjøres når hydrogen brennes og omdannes til vann, eller … fra naturgass ved hjelp av katalysatorer og igjen, energiforbruk - som må oppnås … igjen, ved å forbrenne naturlige fossile brensler! Det er sant at det i sistnevnte tilfelle fremdeles ikke er en "evighetsmaskin": noe ekstra energi genereres fremdeles under forbrenningen av hydrogen oppnådd på denne måten. Men det vil være mye mindre enn hva man ville oppnå ved direkte forbrenning av naturgass,utenom konvertering til hydrogen. Dette betyr at "elektrolytisk hydrogen" ikke er et drivstoff i det hele tatt, det er bare en "akkumulator" av energi hentet fra en annen kilde … som bare ikke eksisterer. Bruk av hydrogen som er hentet fra naturgass, vil muligens redusere utslippene av karbondioksid til atmosfæren, siden disse utslippene bare vil være knyttet til generering av energi som kreves for å skaffe hydrogen. Men på den annen side, som et resultat av prosessen, vil det totale forbruket av ikke-fornybare fossile brensler bare vokse!siden disse utslippene bare vil være knyttet til generering av energi som kreves for å produsere hydrogen. Men på den annen side, som et resultat av prosessen, vil det totale forbruket av ikke-fornybare fossile brensler bare vokse!siden disse utslippene bare vil være knyttet til generering av energi som kreves for å produsere hydrogen. Men på den annen side, som et resultat av prosessen, vil det totale forbruket av ikke-fornybare fossile brensler bare vokse!
Situasjonen med "bioenergi" er ikke bedre. I dette tilfellet snakker vi enten om å revurdere den gamle ideen om å bruke vegetabilsk og animalsk fett til å drive forbrenningsmotorer (Diesels første "diesel" kjørte på peanøttolje), eller om å bruke etylalkohol oppnådd ved å gjære naturlige - korn, mais, ris, stokk etc. - eller utsatt for hydrolyse (det vil si nedbrytning av fiber til sukker) - landbruksprodukter.
Når det gjelder produksjon av oljer, er dette en ekstremt laveffektiv produksjon, i henhold til "Kapitsa-kriteriene". For eksempel er utbyttet av peanøtter i beste fall 50 c / ha. Selv med tre høster per år, vil utbyttet av nøtter neppe overstige 2 kg per år per kvadratmeter. Fra dette antallet nøtter vil i beste fall 1 kg olje vise seg: energiproduksjonen er litt mer enn 1 watt per kvadratmeter - det vil si to størrelsesordener mindre enn solenergien tilgjengelig fra samme kvadratmeter. Samtidig tok vi ikke hensyn til det faktum at det å skaffe slike avlinger krever intensiv bruk av energiintensiv gjødsel, energiforbruk til jorddyrking og vanning. For å dekke menneskehetens nåværende behov, vil det være nødvendig å så et par verdener med jordnøtter. Å gjennomføre en lignende beregning for "alkohol" energi, er det lett å være sikker påat effektiviteten er enda lavere enn "diesel" agrosyklusen.
… Men veldig gunstig for økonomien til "såpeboblen".
Vi er våre, vi skal bygge en ny verden
Resultatet av begrensningene av solenergi var kunnskap som var godt tilgjengelig tilbake i 1975: Faktisk, fra en meter av jordens overflate, kan det ikke samles inn mer enn 100-200 watt av gjennomsnittlig daglig solenergi. Med andre ord, for å tilfredsstille til og med menneskehetens nåværende behov, ville området med solkraftverk som ligger på jordens overflate være ganske enkelt enormt.
I tillegg ville en stripe av jordoverflaten langs jordens ekvator - eller i tropiske ørkenområder, mens de fleste forbrukere av solenergi befinner seg i den tempererte sonen på den nordlige halvkule - være mest egnet for plassering av solcellepaneler. Som et resultat viser de abstrakte "firkanter" av solcellepaneler i Sahara, som er så glad i å tegne apologeter med ubegrenset solenergi, å være noe mer enn en virtuell antagelse.
Men dette stoppet på ingen måte de som ikke hadde mestret skolefysikk-kurset. Prosjekter for solutviklingen i Sahara har oppstått og dukker opp med misunnelsesverdig regelmessighet.
For eksempel prøvde det europeiske selskapet Desertec, grunnlagt i 2003, å implementere et megaprosjekt for bygging av solkraftverk i Tunisia, Libya og Egypt for å levere solenergi til Vest-Europa, til tross for deltakelse i prosjektet til slike store selskaper og banker som Siemens, Bosch, ABB og Ti år senere, i 2013, gikk Deutche Bank stille konkurs. Det viste seg at kostnadene for å bygge og vedlikeholde kraftverk i Sahara og kostnadene for å transportere strøm i tusenvis av kilometer, selv med en "gratis" solkonstant i Sahara, ikke mørkt av skyer eller tåker, rett og slett var uoverkommelige.
Situasjonen er ikke mer rosenrød med solenergiindustrien i selve Vest-Europa, der det andre tiåret på rad har forskjellige land og fond bevilget billioner dollar til utvikling av solenergi og vindenergi. Til tross for det "gylne regnet" som rikelig strømmet over fornybar energisektoren (RES) og over all politisk støtte til fornybar energi (selv på grunn av tvungen nedlegging av kjernekraftverk og kullfyrte termiske kraftverk), var "mellomfinishen" for RES fra og med 2016 på ingen måte så imponerende.
Så innen 2015 hadde Tyskland og Danmark, som installerte maksimalt antall vindturbiner og solcellepaneler, også de høyeste strømprisene - 29,5 euro og 30,4 euro per kWh. Samtidig kunne Bulgaria og Ungarn, "bakover" når det gjelder installasjon av fornybare energikilder, der kraftige atomkraftverk ble bygget i Sovjetiden, skilte med helt forskjellige strømpriser - henholdsvis 9,6 og 11,5 euro per kWh.
I dag snakker vi om det faktum at det ambisiøse programmet "2020" om fornybar energi, som ble vedtatt av EU og som ifølge 2020 20% av elektrisiteten i EU skulle produseres fra fornybare kilder, ble lagt på skuldrene til europeiske skattebetalere, som ble signert for å betale en spesielt oppblåst tariff for strøm. Det er nok å si at når det gjelder russisk realitet, betaler tyskere og dansker 20–21 rubler for hver forbrukte kilowatt-time).
Derfor viser det seg at den nåværende suksessen med fornybare energikilder ikke er knyttet til den økonomiske realiteten til lønnsomheten, og ikke engang med imponerende fremgang med å forbedre effektiviteten eller redusere produksjonen og vedlikeholdskostnadene, men først og fremst med EU-landenes proteksjonistiske politikk i forhold til fornybare energikilder og eliminering av enhver konkurranse. fra den termiske eller kjernekraftindustriens side, som er underlagt ytterligere skattepress (avgifter for karbondioksidutslipp), eller til og med et direkte forbud (som atomkraft i Tyskland).
Amerikanske forskere kjenner ikke disse tallene og utsiktene? Selvfølgelig gjør de det. Richard Heinberg, i sin anerkjente bok PowerDown: Options And Actions For A Post-Carbon World (den mest nøyaktige oversettelsen av betydningen er "The End of the World: Possibilities and Actions in the Post-Carbon World") gjentar Kapitzas analyse på den mest detaljerte måten og viser at ingen bioenergi. verden vil ikke redde.
Så hva skjer? Her er hva: bare en veldig naiv person mener at økonomien i dag, som for 150 år siden, fungerer etter det marxistiske prinsippet: "penger - råvare - penger." Den nye formelen for penger-penger er kortere og mer effektiv. Den plagsomme lenken i form av produksjon av ekte varer, som har reell nytte for mennesker i ordets vanlige forstand, blir raskt kastet ut av "den store økonomien". Forholdet mellom pris og nytte i materiell forstand - nytten av en ting som mat, klær, hus, transportmiddel eller tjeneste som et middel til å tilfredsstille noe reelt behov - er i ferd med å forsvinne til glemsel, akkurat som forholdet mellom valør av en mynt og dens masse har forsvunnet. det edle metallet som er lukket i den. På samme måte blir "tingene" i den nye tiden renset for all nytte. Den eneste forbruksevnen til disse "tingene"deres eneste "nytteverdi" som beholder betydningen i økonomien i moderne tid, er deres evne til å bli solgt, og inflasjon av "bobler" blir den viktigste "produksjonen" som gir fortjeneste. Den universelle troen på muligheten til å selge luft i form av aksjer, opsjoner, futures og mange andre "finansielle instrumenter" blir den viktigste drivkraften i økonomien og den viktigste kilden til kapital for prestene i denne troen.
Etter suksessivt sprengning av bobler av "dot-com" og eiendom, og "nanoteknologi", og tegnet fantastiske utsikter, fortsetter for det meste å trekke dem uten merkbar materialisering. Amerikanske finansfolk ser ut til å seriøst vende oppmerksomheten mot alternative energikilder. Ved å investere penger i "grønne prosjekter" og betale for vitenskapelig reklame, kan de godt stole på det faktum at mange Pinocchio perfekt gjødsler det økonomiske feltet av mirakler med gullet sitt.
