12 июля 2017Мосты
21830

«Солнце и ветер можно накапливать, как в хранилищах сетевых данных»

Физик Клеменс Хоффман о силках для природных энергий и о застарелой привязанности к сырью

текст: Наталья Парамонова
Detailed_picture© Руслан Шамуков / ТАСС

На русско-европейскую конференцию «Трансформация энергетики: новая парадигма», которая состоялась в Москве 29 июня, приехал Клеменс Хоффман, поборник развития альтернативных возобновляемых источников энергии (ВИЭ) вместо портящих планету — а именно солнца и ветра.

Хоффман — немецкий физик. Он работал в Обществе Макса Планка, занимался ядерным синтезом, потом перешел в компанию «Сименс», где выстраивал «умные сети электроснабжения» (Smart Grid), а затем возглавил институт Fraunhofer IWES в Штутгарте. Этот институт занимается разработкой ветроэнергетики и технологиями энергосистем с бюджетом 20 миллионов евро в год.

На конференции русские и европейские эксперты должны были обмениваться опытом, говорить об общих перспективах. Но после вводных выступлений российских официальных лиц стало понятно, что говорить в этой связи России с Европой будет непросто. Например, министр энергетики РФ Александр Новак считает, что у России и так самый «зеленый» энергобаланс в мире, «зеленее» не придумаешь: 40% — газ, 15% — уголь, 16—17% — атом и 18% — гидростанции. И Россия, наоборот, будет наращивать добычу газа и развивать атомную энергетику. ВИЭ же будут уделом отдаленных регионов, и их доля в общем энергетическом балансе страны к 2035 году, как планируется, вырастет с сегодняшних 0,2% до 3%.

Обозначив официальную позицию России, чиновники ушли, оставив трибуну экспертам, бизнесменам и ученым. Одним из них был Клеменс Хоффман. После конференции Наталья Парамонова расспросила его о реальных перспективах ВИЭ. Хоффман приехал в Россию в рамках проекта Европейского союза «Общественная дипломатия. ЕС и Россия». Напоминаем, что раздел на Кольте «Мосты» — его медийное зеркало.


— Вы так здорово рассказали про переход на ветряную и солнечную энергетику. Только никого из политиков в зале уже не было, когда вы начали выступать.

— Политики всегда убегают после своих заявлений. Хотя мне было важно, чтобы они услышали, что ветровая и солнечная энергетика без проблем может покрыть все потребности страны в энергии. Если хотите, я считаю своей миссией донести это знание. Я и мой институт как раз занимаемся этим.

— Но многие ораторы на конференции утверждали, что при нынешних потребностях человечества в энергии ВИЭ все равно не заменят нефть, газ и атом. Вы с этим не согласны?

— Мнение, что Россия или любая другая страна не способна полностью перейти на ВИЭ, — это старая, устоявшаяся точка зрения, искусственно ограниченная. Поэтому если мы примем за данность, что ВИЭ могут выработать нужное нам количество энергии — а они могут, — то вопрос уже в другом: как создать такую генерацию чисто технически.

Возьмем, например, Германию. Нам нужно 3,6 тысячи тераватт (ТВт) первичной энергии, чтобы произвести необходимые для всех продукты, одежду, обеспечить всех теплом, необходимым оборудованием, машинами, а сами машины — бензином. Мы получаем это количество энергии из ископаемых источников, но при этом, как только мы ее получили, мы сразу начинаем эту энергию терять. Основные потери — низкая энергоэффективность и низкий коэффициент полезного действия любой тепловой станции. Таким образом, мы на самом деле тратим не все 3,6 тысячи ТВт добытой первичной энергии, а только одну тысячу, а остальное теряем. То есть на самом деле, если мы прекратим использовать тепловые станции и перейдем на энергосберегающие технологии, нам достаточно добыть всего-навсего одну тысячу ТВт. А одну тысячу ТВт ВИЭ обеспечить могут.

— И как же ВИЭ могут выработать эту одну тысячу ТВт?

— Возьмем опять-таки Германию — и посчитаем. Она сейчас стремится к показателю установленной мощности для своих ветрогенераторов в 200 ГВт, столько же и для солнечных генераторов. В год ветряки могут работать 3500 часов (это меньше половины общего количества времени в году). Солнечные станции могут работать и того меньше — 900 часов. Если мы умножим 200 ГВт на 3500 часов, то получим, что ветряки могут вырабатывать в год 700 ТВт в час энергии, солнечные станции — еще 200 ТВт в час, а оставшиеся 100 ТВт в час придутся на биотопливо. То есть если уйти от выработки топлива с потерями и внедрить энергоэффективные технологии, то необходимую одну тысячу тераватт в год Германия может получить благодаря только солнечным и ветряным станциям. В странах с территориями, существенно большими в размерах, эти расчеты пропорционально увеличиваются.

— Понятно. Но критики утверждают, что энергетические затраты на то, чтобы сделать ветряк или солнечную батарею, перекрывают выгоды от их использования. Можете им возразить?

— Конечно, могу. При производстве ветровых и солнечных станций сейчас используются ископаемые материалы и технологии, которые выделяют СО2 в атмосферу. Но давайте посмотрим на полный цикл существования ветряков и солнечных станций. После завершения срока их эксплуатации эти механизмы вполне можно переработать. Например, если говорить о солнечных станциях, то проще извлечь полезные компоненты из старых солнечных батарей, чем добыть новые. А это все сильно удешевляет.

— А не получится так, что придется всю территорию страны заставить ветряками, чтобы получить необходимое количество энергии?

— Что касается ветрогенераторов, то в силу законов физики мы не можем сделать ветряк с маленькими лопастями и высокой эффективностью. На сегодняшний день самый большой ветряк имеет размах лопастей почти 130 метров и высоту почти 200 метров. Его мощность — 7,5 МВт. Но я думаю, что у России с этим проблем не будет: места хватит.

— Вы говорите только об энергии солнца и ветра. Почему только о ней? Представители российской власти предлагают в качестве «зеленой» альтернативы нефти и углю газ и атом.

— Газ, как и уголь с нефтью, не только истощим. У него есть и другой недостаток — при его сжигании в любом случае выделяется СО2, основной виновник ускорения в процессах изменения климата. Если продолжить «поставлять» его в атмосферу в том же количестве, что сейчас, катастрофические природные явления, резкое потепление неизбежны.

— Росатом, например, говорит еще о расщеплении атома как о современной и доступной технологии.

— Атомных технологий на самом деле две. Первая — атомный синтез, который пока находится на уровне разработки, и, возможно, в XXII веке люди добьются в этом смысле ощутимых результатов. Вторая — это как раз расщепление атома. Но мы, например, в Германии приняли решение не использовать больше атомную энергию. Чем больше станций, тем больше вероятность аварий. На мой взгляд, лучше вкладывать деньги в развитие ВИЭ, чем в заведомо опасные технологии или в разработки настолько далекого будущего.

— Может, мы забыли еще про что-то?

— Да, для полноты картины не хватает еще подумать об использовании энергии ядра Земли. Но мы консультировались с геологами, и пока нет способа, который позволил бы бурить так глубоко.

— А чем именно занимаетесь вы в Fraunhofer IWES?

— Вопрос не в том, что ВИЭ не могут выработать достаточное количество энергии, а в том, что в один момент ее может быть слишком много, а в другой — мало. То есть при сильной активности ветра и солнца вы получаете избыток энергии, которую надо упаковать и пустить в дело, когда будет нужно. Самые актуальные научные разработки в нашем институте касаются двух направлений. Первое направление — системы хранения энергии. Тут все очевидно: когда ветряки вырабатывают избыток мощности, ее можно накапливать и хранить, а потом подавать к потребителям. Принцип примерно такой же, как в хранилищах сетевых данных. Мы же все время слышим, как Google построил очередной огромный накопитель. Это уже сейчас есть, и все воспринимают эти хранилища не как перспективную технологию, а как норму. С энергией то же самое: система хранения и система распределения. Системы в будущем будут работать как живой организм: потреблять тогда, когда нужно. Соответственно, второе направление — это системы распределения энергии. Сейчас каждый потребитель получает определенное количество энергии, это негибкая система. А сетевое распределение позволит выдавать энергию тогда, когда она на самом деле нужна.

Комментарии