1.2.1. Устойчивое развитие и ноосфера: глобальные проблемы энергетики

_е За истекшее столетие человечество сожгло топлива больше, чем за

всю свою предыдущую историю. Причём основная масса потребленного органического топлива приходится на вторую половину XX в.

После первого нефтяного кризиса в 1973 г. большинство развитых стран мира изменило свою энергетическую стратегию, определив при­

'* оритеты развития энерготехнологий с использованием НВИЭ. Однако в

дальнейшем колебания конъюнктуры топливного рынка и снижение цен на ТЭР сдерживали тормозящее воздействие на развитие альтернатив­ного направления в энергетике (разумеется, за рубежом это сказалось слабее, чем в России, где ТЭР были и остаются одной из главных статей экспорта). В приложении 1 приведены показатели мирового энергоба­ланса на 1990-2010 гг. (как они представлялись в 1995 г. [17]). Однако

этот прогноз сделан практически без учета динамики экологических по­казателей и их влияния на экономические величины, кроме того, в этом энергобалансе не учтены тенденции к истощению ресурсов органиче­ского топлива и динамики политических решений в мире в отношении устойчивого глобального развития.

За последние 20 лет число природных катаклизмов (и в первую очередь ураганных ветров и наводнений в результате глобального поте-

•' пления) выросло в 4 раза, объём наносимого ими материального ущерба

— в 8 раз, а потери страховых компаний, связанные с этими бедствиями,

— в 15 раз [12]. Прогноз на 2100 г. показывает пятикратное увеличение энергопотребления в мире, что в случае сохранения тенденций исполь­зования ТЭР может привести к увеличению выбросов СО₂ в 3,5' раза и, как следствие, к катастрофическим изменениям климата [12].

ft

нивается в 25,7 млрд т эквивалента СО₂ (более 25% приходится на США, около 25% - на страны ЕС, 14% - на Китай и более 7% - на Рос­сию) [13]. Глобальная эмиссия СО₂, порождаемая энергетикой, увеличи­лась в 1990—1999 гг. на 9% (если бы не кризис в странах с переходной экономикой, то рост был бы более значительным) [13].

Во многих странах мира приняты законодательные акты, опреде­ляющие своеобразный экологический налог на загрязняющую деятель­ность энергообъектов. Например, в США тонна выбросов диоксида се­ры оценивается в 1 700, тонна оксида азота - в 7 200, а тонна диоксида углерода - в 24 дол. США [14]. В соответствии с этим себестоимость производимой энергии, особенно для электростанций, работающих на угле и нефти, существенно возрастает, что в целом снижает рентабель­ность топливного энергопроизводства и стимулирует переход к альтер­нативным видам преобразователей энергии.

Резолюции форума по устойчивому развитию на планете (Рио-де- Жанейро, 1992 г.), всемирного Солнечного саммита в Хараре (Зимбабве, сентябрь 1996 г.) и особенно экологического форума в Киото (1997 г.), существенно повлияли на стратегии развития энергетики большинства стран мира (в работе форума в Киото принимали участие более двух ты­сяч делегатов из 159 государств мира, в том числе члены и руководите­ли правительств). Решения конференции в Киото (после их ратифика-

«й ции) носят обязательный характер. На основании итогового протокола

объём выбросов «парниковых газов» (углерода, метана, закиси азота, гидрофлюрокарбона, перфлюрокарбона и гексахлорида серы) в период до 2012 г. должен уменьшиться, по сравнению с уровнем 1990 г., на 5,2%. При этом для каждого государства установлены свои численные ограничения, на которые должна быть сокращена эмиссия газов: для США - 7%, Европейского союза ~ 8, Японии, Канады, Венгрии, Польши - 6%. Трем странам разрешено увеличить эмиссию парниковых газов: Исландии — на 10%, Австралии - на 8, Норвегии - на 1%.

Квоты на эмиссию «парниковых газов» практически принуждают государства заниматься энергосбережением и развитием альтернатив­ной энергетики с применением НВИЭ. Даже для развитой страны, та­кой, например, как Дания, количество выбросов в атмосферу, приходя­щихся на 1 кВт-ч энергии на тепловых электростанциях (ТЭС), рабо-

тающих на угле и мазуте, составляет: углекислый газ — 750-1250 г, пе­пел - 40-70 г, двуокись серы - 5-8 г, окись азота - 3-6 г [5]. Экологиче­ский налог на выбросы ТЭС в размере от 10 до 30% стоимости нефти

I

введён в Швеции, Финляндии, Нидерландах и других странах Европы. Не менее суровые суммы введены в США (24 дол. за тонну диоксида углерода в штате Массачусетс [14]). Средняя величина налога на СО₂ в странах Евросоюза — 10 дол. за тонну [18].

Можно рассмотреть различные варианты развития энергетики в мире и их последствия: существует ряд прогнозов увеличения НВИЭ в мировом балансе энергоресурсов [5, 6, 9, 16, 17, 21]. В работе [5] пока­зано, что стабилизация концентрации двуоксида углерода в атмосфере с медленным ее последующим снижением может произойти при увеличе­нии доли НВИЭ в общем, мировом энергобалансе не менее чем на 40% к 2050 г. Чтобы это произошло, необходимо уже в первое десятилетии XXI в. создать основы индустрии альтернативных энерготехнологий, а также правовую базу развития нового направления в полномасштабной энергетике. К сожалению, темпы развития альтернативной энергетики в мире неравномерны и отстают от требуемых: согласно прогнозу Миро­вого энергетического конгресса, доля НВИЭ в 2020 г. составит всего 5,6-5,8% от общего потребления [17]. Программы и концепции развития направления требуют глубокой корректировки: чтобы соблюдались ус­ловия снижения концентрации СО2 (не менее 40% НВИЭ в балансе энергоресурсов к 2050 г.), следует к 2020 г.

Многие ведущие страны мира запланировали существенное увели­чение доли НВИЭ в собственных энергобалансах в ближайшее десяти­летие — от 9 до 20% [17]. В США в 1995 г. на правительственном уровне принята «Стратегия устойчивого развития США», где подчеркивается, что одно из приоритетных направлений энергетической политики - ока­зание правительством содействия развитию и освоению НВИЭ [19]. ЕС запланировал долю НВИЭ в 20% к 2025 г. [20].

Экономические показатели традиционных преобразователей энер­гии за рубежом приведены в приложении 2 (табл. 1). Здесь величины показателей указаны без учета влияния «экологического налога», кото­

. рый, например, для Европы составляет от 1 до 2,5% себестоимости 1 кВт-ч [20], Эти показатели имеют тенденцию к росту, в то время как экономические показатели нетрадиционных преобразователей энергии

(НПЭ) с использованием НВИЭ непрерывно снижаются на протяжении

Г/

последних лет [16].

В табл. 2 (приложение 2) отражены прогнозные оценки удельных капиталовложений в строительство нетрадиционных электростанций [17]. Из данных табл. 2 следует, что наиболее быстрые темпы развития у ветровых и фотоэлектрических НПЭ, однако, как будет показано в сле­дующей главе, такой прогноз устарел и нуждается в серьезной коррек­тировке.

,4 В табл. 1 (приложение 3) приведены существующие и прогнози­

руемые показатели себестоимости электроэнергии НПЭ за рубежом (как они представлялись в начале 1990-х гг.) [17]. Следует отметить, что здесь даны слишком оптимистические оценки, а для фотоэлектрических НПЭ явно ошибочные (см. гл. 2), тем не менее они наглядно иллюстри­руют динамику развития показателей НПЭ.

При учёте экологического воздействия энергетики необходимо при­нимать во внимание факторы, не только влияющие на глобальные изменения климата, но и прямо воздействующие на здоровье людей, на жизнедеятельность других организмов, т.е. на биосферу. Такие исследо­вания были проведены в разное время в ряде стран мира. Например, со­гласно исследованиям, проведенным в США в 1977 г., выделение серни­стого газа только одной ТЭС, работающей на угле, мощностью 1 000 МВт вызывает ежегодно около 25 смертельных случаев, б ООО за­болеваний верхних дыхательных путей и создает убыток в 12 млн дол. из-за коррозии различных материалов [9]. Результаты исследований в Великобритании (1950-1959 гг.) показали существенную зависимость роста числа раковых заболеваний от увеличения традиционного энерго­потребления [9]. Согласно отчету специалистов Всемирной организации здоровья, Американского агентства по защите окружающей среды и Всемирного института ресурсов, за период до 2020 г. вследствие загряз­нения окружающей среды электростанциями, сжигающими уголь, могут умереть 8 млн чел. (в настоящее время число умерших оценивают в 700 тыс. чел. в год) [8]. Сегодня практически не существует методик пе­ресчета в стоимость энергии величин заболеваемости, смертности, сни­жения урожайности агрокультур, появления мутантов (как среди людей, так и среди других организмов) вследствие эксплуатации традиционной

* энергетики. С учетом названных факторов любой из традиционных ви­

дов энергопреобразователей не выдержит конкуренции с большинством преобразователей ВИЭ [21].

Особое место в традиционной энергетике мира занимает ядерная энергетика, возникшая в середине XX в. в основном для обеспечения нужд военного комплекса. В настоящее время в мире работает более 442 ядерных энергоблоков. Они ежедневно производят более 26 т ра-

диоактивных отходов [8]. Иллюзия «полной безопасности» атомной энергетики, которую проповедовали ее создатели, была нарушена после крупнейших аварий на АЭС в Великобритании, США и СССР, особенно после Чернобыльской аварии, потери от которой за минувшее с тех пор время существенно превысили стоимость самой АЭС и всех построен­ных в стране [22].

Множество радиоактивных изотопов, попадая в окружающую сре­ду, вызывает раковые заболевания, дефекты при рождении, снижает уровень защиты иммунной системы, увеличивает общую заболевае­мость населения, проживающего вблизи объектов ядерной энергетики [22]. Ряд радиоактивных элементов может концентрироваться в пище­вых цепях (биологическое направление), примером служит фосфор-32: в реке Колумбия (США) ниже Ханфордской АЭС концентрация этого изотопа в рыбе была в 5 000-30 000 раз, а в нитчатых водорослях в 100 000 раз выше, чем в воде [24]. Биологическое действие ионизирую­щего излучения изучается со времени трагедий в Хиросиме и Нагасаки. Достоверно известно, что радиация вызывает не только онкологические заболевания, но и генетические повреждения, т. е. мутации, которые мо­гут быть переданы будущим поколениям [12, 26]. В работе [26] описано открытое не так давно явление, названное авторами «популяционная ка­тастрофа»: после однократного облучения в дозе, существенно меньшей критической, т.е. не влияющей на непосредственную смертность облу­ченных клеток и на способность их к делению, после нескольких деле­ний облученная популяция клеток гибнет. Например, у дрозофил только в пятом поколении наблюдалось популяционное расслоение на две группы, вымирающие с разной скоростью, А это означает, что даже ма­лые, «не опасные», как считалось до сих пор, дозы радиации могут вне­запно, непредсказуемо отразиться на жизнеспособности отдельного по-

коления. Эти новые открытия в области генетических последствий ра­диоактивного облучения ставят вопрос об ограничении использования ядер ных технологий и увеличении их безопасности.

Но и кроме названных, существуют серьезнейшие проблемы, свя­занные с функционированием АЭС: а) переработка отработанного ядер­ного топлива; б) вывод из эксплуатации отслуживших срок АЭС, их консервация и многолетнее (тысячелетиями) хранение; в) нейтра­лизация, утилизация и хранение радиоактивных отходов; г) охрана от террористов. В связи с тем, что большинство АЭС было построено в 1960-1970-е гг., именно на конец XX и на начало XXI в. выпадает ре­шение названных проблем [23]. Если учитывать при расчёте себестои­мости энергии АЭС все затраты [16], связанные с переработкой отрабо­танного ядерного топлива, консервацией и последующей охраной энер­гоблоков, захоронением и утилизацией отходов, компенсациями за по­терю здоровья, за нанесенный окружающей среде вред (причём послед­ний может вообще перевесить все остальные затраты - для будущих по­колений), то станет ясно, что себестоимость атомной энергии сущест­венно выше определяемой сегодня.

Столкнувшись с названными проблемами, а также с мощным обще­ственным движением, многие страны мира пересмотрели стратегии раз­вития ядерной энергетики: в частности, США с 1988 г. не строят реак­торы на своей территории [23], а Германия — с 2001 г. В этих странах на государственном уровне приняты программы замещения АЭС по мере завершения срока их эксплуатации. Сегодня в мире лишь Россия, Фран­ция, Япония, КНР и Иран планируют расширение мощностей атомных электростанций [10]. В то же время во Франции и Японии интенсивно развивается и направление освоения НВИЭ [17]. Следует отметить ещё один очень важный аспект - правовой. Практически во всех развитых

странах мира приняты законы об использовании НВИЭ, включающие разделы о льготах для производителей и пользователей продукции не­традиционной энергетики [17]. Именно благодаря этим законам идёт успешное развитие альтернативной энергетики в США и странах Евро­пы.

Таким образом, острейшие эколого-экономических проблемы в ми­ре, обусловленные деятельностью традиционной энергетики, невозмож­ен но решить традиционными, консервативными методами. Назрела необ­

ходимость альтернативного подхода, в котором на первое место выдви­

гается использование НВИЭ.