Научные открытия, меняющие мир - Вадим Панин

Во-первых, недра не вечны. Торф, нефть и каменный уголь в земной коре постепенно заканчиваются – мы их выгребаем оттуда уже больше ста лет, и все это время нам казалось, что так будет продолжаться до конца света. Планы, через сколько лет закончится нефть и что надо будет тогда делать, строят министерства энергетики всех развитых стран. Войны последних лет идут главным образом за новые месторождения углеводородов. Так уж устроен человек – если про завтрашний день он еще способен подумать, то день послезавтрашний его обычно не интересует.

Во-вторых, теплоэлектростанции вредны для окружающей среды. Из труб ТЭС в атмосферу выбрасывается огромное количество дыма и копоти. Мы дышим этим грязным воздухом, и эта же грязь с дождями оседает на растения и почву. Кроме того, для экологии вредны процессы, с помощью которых топливо добывается и транспортируется, – бурение, прокладка трубопроводов, создание хранилищ. Помимо прочего, ТЭС сжигают атмосферный кислород, так что они частично виновны в «душном» воздухе современных городов.

Что же выбрасывается из труб ТЭС? Легче сказать, что НЕ выбрасывается. В дыме электростанций содержатся оксиды азота и серы, радиоактивные элементы, тяжелые металлы… И все это ради того, чтобы дома у нас горели лампочки и работали телевизоры. Вероятно, 100 лет назад можно было не обращать на это внимания – и заводов было меньше, и урон от них не так заметен, – но сейчас мириться с устаревшими методами добычи энергии просто нельзя. Уже много лет на крупных зарубежных заводах ставятся фильтры, очищающие дым, идущий из труб. Это не панацея, но лучше, чем ничего. Впрочем, «уловленные» токсины все равно нужно куда-то девать. И вместо свалок в атмосфере делают свалки на земле.

Там, где полезных ископаемых поменьше, а бурных рек побольше, делают ставку на гидравлические электростанции. Громадные плотины на горных реках тоже не проходят для природы незамеченными, но вреда от них все-таки поменьше. Тем не менее экологи говорят о необратимых изменениях флоры и фауны в районах электростанций, о локальных изменениях климата (связанных с влажностью воздуха), а также о загрязнении воды и огромном вреде для рыбы.

Здесь, конечно, главное – знать меру. В Швейцарии количество ГЭС не меньше, чем в бывшем Советском Союзе, однако вреда природе они почти не наносят. Почему? Потому что построены с умом и постоянно модернизируются.

Не бойтесь АЭС!

Наконец, «третий кит» современной энергетики – одиозные атомные электростанции. Впрочем, одиозными их можно назвать только у нас: после Чернобыльской трагедии мы боимся атомных станций как огня. И совершенно напрасно. Вся планета пользуется «мирным атомом», во многих странах АЭС – основной источник электричества. Опасность аварии, безусловно, существует. Но, во-первых, мы же не отказываемся от автотранспорта только потому, что на дорогах возможны катастрофы (и вероятность их гораздо выше), а, во-вторых, в случае масштабной аварии на ТЭС или ГЭС последствия для регионов, где они расположены, будут еще страшнее, чем Чернобыль.

Чем же выгодны атомные электростанции?

Во-первых – и это очень важно, – площадями и объемами. Тепловая электростанция большой мощности «съедает» в день несколько железнодорожных составов каменного угля. АЭС, дающая такой же объем энергии, расходует в год один-два кубометра топлива, причем его можно будет после переработки применять повторно. Значит, топливо проще хранить и перевозить, а сами электростанции можно размещать где угодно. Это в противовес огромным площадям, которые нужны каждой теплостанции для хранения топлива, а также для его добычи.

Во-вторых, объем вредных выбросов во время нормальной работы атомной станции ничтожен. Как ни парадоксально это звучит, но он меньше, чем у электростанций, работающих на каменном угле. В угле естественным образом содержатся радиоактивные элементы, которые с отработанным дымом попадают в атмосферу.

Кроме того, атомные станции не вторгаются в экологический баланс Земли: не выедают недра, не снижают скорости ветров и течения рек. За одним, но очень важным исключением – до сих пор стоит ребром вопрос переработки и хранения радиоактивных отходов. По существу, именно он и тормозит всеобщий мировой переход на «атом» в качестве источника энергии.

Решение – термоядерный реактор

Проблема отходов, равно как и аварийности, со временем будет решена. Нет, не усовершенствованием существующих атомных электростанций, а переходом на реакторы другого типа – термоядерные. Не буду вдаваться в сложные вопросы физики, описывающие разницу между старыми и новыми атомными электростанциями. Просто скажу, что обычные ядерные реакторы изобрел человек. А примеры термоядерного синтеза есть в природе. Самый простой из них – наше Солнце.

Термоядерные реакторы обладают массой преимуществ и не имеют недостатков по сравнению с нынешними электростанциями любого типа. В качестве топлива для них нужен водород, запасы которого практически неисчерпаемы. Опасность аварии – нулевая, причем это не красивые слова. Термоядерный реактор просто выключается и перестает работать, если происходит его разгерметизация или сбой в работе оборудования, – такая это «капризная» технология. Продуктов сгорания реакция не производит, к тому же отходов получается гораздо меньше, а время, через которое они станут безопасны в радиационном плане, сокращается.

Хотя до этого еще далеко, но сейчас уже можно размышлять о термоядерных источниках электричества, не превышающих по размеру современную аккумуляторную батарею для автомобиля. При этом энергии такая «батарейка» вырабатывает достаточно, чтобы обеспечивать светом и теплом целый район современного города. И проблема «неоткуда взять энергию» будет уже звучать как «некуда ее девать».

Так почему же, спросите вы, у нас до сих пор не воцарился энергетический рай? Ответ прост – вкладывать деньги в реакторы завтрашнего дня невыгодно для того, кто хочет прибыли «как можно больше и прямо сейчас». Такие инвесторы скорее обратятся к нефтедобывающей промышленности. А без большого финансирования атомной энергетике очень трудно двигаться вперед: на компьютерных моделях технологии не опробуешь, поэтому нужно строить настоящие реакторы.

В поисках альтернативы

Помимо основных путей развития энергетики, в мире идет постоянный поиск новых источников энергии. Причем желательно таких, которые «не заканчиваются», как, к примеру, не заканчивается река, питающая гидроэлектростанцию. Энергия будущего должна быть условно бесконечной и при этом экологичной. Поиски ведутся в самых разных направлениях, ни одно из которых не является однозначно приоритетным. Ведь сами подумайте – «что русскому хорошо, то немцу смерть», и для разных регионов годятся разные методы добычи энергии. Это правило соблюдается и сейчас – там, где нет источников топлива, не построишь ТЭС, а там, где нет рек, не установишь водяную турбину.

Что произойдет в случае распространения альтернативных методов добычи энергии, расписывать не нужно. Просто будет гораздо больше дешевой электроэнергии для любых человеческих нужд. Описывать экологические плюсы перехода с тепловых электростанций на любые другие – тоже пустое дело. Всем очевидно: чем меньше тяжелых металлов и парниковых газов попадает в атмосферу, тем чище воздух, лучше защита от ультрафиолетовых лучей и меньше проблем со здоровьем.

Но у каждого из альтернативных путей есть недостатки, способные вызвать настоящую техногенную катастрофу. О них и поговорим. И начнем с «дедовских» методов, улучшенных силами современной науки. То есть с энергии ветра и воды.

Современную ветряную мельницу видели все – не в жизни, так в кино. На огромном поле стоят гигантские вентиляторы и неспешно вращаются под бризом. Чем ветряки выше, тем лучше: ветер на высоте сильнее и почти никогда не прекращается.

Теоретически такие мельницы можно даже устанавливать на крышах городских зданий. Каждый ветряк питает электроэнергией «свой» дом. Более того, дополнительные модули ветряной электростанции могут производить метеорологические измерения и даже добывать из воздуха лишнюю влагу, помогая разумно расходовать запасы воды. В общем, сплошные плюсы. Но это лишь на первый взгляд.

Итак, какие беды ждут нас от распространения во всех отношениях прекрасных «вертушек»?

Первое – шум. Ветряные энергетические установки гудят почище автострады. Шум издают и соприкосновение ветра с лопастями установки, и работа механических частей ветряка. К тому же станция производит еще и низкочастотные вибрации – в домах, расположенных близко к таким установкам, непрерывно дребезжат стекла и быстрее изнашиваются электроприборы. Вибрация влияет и на здоровье людей. Поэтому пока ветряки в основном устанавливают в полях, и люди разве что проезжают мимо них по автотрассам. Но в ближайшем будущем такое расположение мельниц станет нерациональным – людей становится все больше, а площадь суши не увеличивается. Так что придется либо «переселять» ветроэлектростанции поближе к людям, либо совсем отказываться от них. Выходит, что человечество меняет шило на мыло: вместо заболеваний дыхательных путей (вызываемых выбросами ТЭС) будут сердечно-сосудистые (вызываемые вибрацией). Устранить же шум и вибрацию полностью невозможно – таковы законы физики, и с ними не поспоришь.