Капица је погрешио када је проценио изгледе за алтернативну енергију
Резервоар за биогас, фотонапонски панели и ветротурбина. Фото: википедиа.орг
Академик Пјотр Леонидович Капица је 8. октобра 1975. године говорио на научној сесији посвећеној 250. годишњици Академије наука земље. Академик, коме ће три године касније бити додељена Нобелова награда за физику, прочитао је концептуални извештај у којем је, на основу основних физичких принципа, закопао готово све врсте „алтернативне енергије“. Научник је направио изузетак само за контролисану термонуклеарну фузију.
Скоро пола века касније, ситуација се променила. Иако удио алтернативне енергије и даље чини недовољну производњу електричне енергије, развој и раст овог правца је очигледан. Према подацима нафтне и гасне компаније Бритисх Петролеум, у 2019. години производња алтернативних обновљивих извора енергије (искључујући велике хидроелектране) достигла је 10,4 одсто глобалне производње електричне енергије. По први пут је алтернативна енергија премашила нуклеарну енергију по овом показатељу.
О чему је говорио академик Пјотр Капица
Алтернативна енергија је велики скуп перспективних начина за добијање, пренос и коришћење енергије (веома често говоримо о обновљивим изворима). Главни интерес ове врсте енергије је због исплативости коришћења и ниског ризика од штете по животну средину.
Размишљања познатог научника и академика заснивала су се на чињеници да без обзира на то који извор енергије разматрамо, он се увек може окарактерисати помоћу два главна параметра: брзине преноса (простирања) енергије и густине енергије – односно њене количине. по јединици запремине. Производ две назначене величине би дао излаз максималне снаге која би се могла добити од јединице површине када се користи енергија ове или оне врсте.
Пјотр Капица је рекао да је густина сунчеве енергије занемарљива. Истовремено, шири се огромном брзином - брзином светлости. Зато сунчев флукс који долази на Земљу није нимало мали, он обезбеђује живот целом животу на нашој планети. Међутим, научник је веровао да је соларна енергија као главни извор енергије за читаво човечанство веома неефикасна.
Пјотр Леонидович Капица 1930-их година
Како је рекао академик Капица, на нивоу мора, узимајући у обзир губитке у Земљиној атмосфери, човек на крају може да користи флукс од 100–200 В по квадратном метру. Тада је ефикасност уређаја који су претварали сунчеву енергију у електричну достизала 15 одсто.
Да би се покриле само домаће потребе једног домаћинства, биле би потребне плоче од 40-50 квадрата. Да би се соларном енергијом заменили сви постојећи извори фосилних горива на Земљи, било би потребно изградити електрану која би заузела цео копнени део екватора, док би ширина соларних панела достизала 50–60 км. Академик је такав пројекат сматрао неостваривим, ни из техничких, ни из финансијских, а још више из политичких разлога.
Скоро пола века касније, бројке су остале практично непромењене. Већина соларних панела у нормалним условима има ефикасност од 15–20 процената (док су узорци са 25–30, па чак и 45 процената ефикасности експериментално развијени и тестирани). Али потрошња електричне енергије савременим апаратима је значајно смањена. Тренд енергетске ефикасности постављен је и одржава се широм света.
Истина, соларној енергији заиста још недостају звезде са неба, иако је добила огроман подстицај у развоју. Али, као и раније, само он није у стању да замени све потребе становника Земље, међутим, до сада такав задатак није пред човечанством.
Капица је одбацио геотермалну енергију из сасвим очигледних географских разлога. Може се ефикасно развијати само на местима са вулканском активношћу. Такви примери су заиста успешни, али у ограниченом обиму. Истовремено, таква енергија је имала своје предности: не зависи од времена, годишњег доба, производња геотермалне енергије може се вршити континуирано, а њене резерве су, заправо, неисцрпне.
Геотермална електрана Несаветлир на Исланду
Неисцрпне су, поред соларне и геотермалне енергије, и резерве воде. Хидроенергија добијена преградњом река и током морских осека може се ефикасно користити у привреди. До средине 1970-их, хидроенергија је чинила 5 процената енергетског микса. Капица је сматрао да ће овај удео бити изузетно тешко повећати, јер су само одређене реке погодне за изградњу моћних хидроелектрана, по могућству у планинским пределима.
Академик је сматрао да је коришћење енергије ветра недовољно економски оправдано због мале густине тока енергије. Истовремено, Капица је веровао да би коришћење алтернативних извора енергије могло бити тражено за домаће потребе, али је сматрао да је обим таквог коришћења мали.
Скоро пола века касније, може се констатовати да су неке земље постигле успех у коришћењу алтернативних извора енергије због свог географског положаја и мале насељености, попут Исланда. Сва електрична енергија у овој земљи производи се из обновљивих извора (70 одсто - хидроелектрана, 30 одсто - геотермална енергија). Али успеси енергије ветра би вероватно највише изненадили Петра Леонидовича. Данас ветрењаче чине огроман удео у производњи електричне енергије у неколико европских земаља, а то је далеко од потрошње домаћинстава.
Изгледи за алтернативну енергију данас
Данас, изгледи за алтернативну енергију изгледају много пожељнији него пре само пола века. То је у великој мери последица развоја технологије, науке и технологије. У развијеним земљама постепено расте удео алтернативне енергије, пре свега у производњи електричне енергије. На пример, у САД је допринос алтернативне енергије производњи електричне енергије у 2017. процењен на 17,1 одсто (узимајући у обзир рад великих хидроелектрана). И ово није изузетан резултат.
У Европи, бројке су много веће у великом броју земаља. На пример, у првој половини 2020. године обновљиви извори енергије чинили су 56 одсто производње електричне енергије у Немачкој. Истовремено, у овој европској земљи само 4 одсто је било из класичних хидроелектрана, 52 одсто је било из алтернативних извора, од чега је соларна енергија чинила 11,4 одсто, а ветар 30,6 одсто производње електричне енергије.
Ветротурбине у близини данске обале. Фото: википедиа.орг
У неким европским земљама производња електричне енергије из обновљивих извора енергије је још већа. Лидери су скандинавске земље. На пример, Шведска је себи поставила амбициозан циљ да потпуно елиминише употребу угљеничних горива до 2040. године.
Данска, најјужнија од скандинавских земаља, такође поставља амбициозне циљеве за смањење емисије ЦО2030 за 2 процената до 70. у поређењу са нивоом из 1990. године. Овде се спроводи и обимни програм развоја енергије ветра. На крају 2019. године удео енергије ветра у производњи електричне енергије у Данској достигао је 55,2 одсто, што је већ одличан резултат.
Веома амбициозне планове за развој алтернативне енергије данас изјављује и Кина, која је и даље главни потрошач угља у свету. Истовремено, угаљ је једно од најпрљавијих фосилних горива за екологију планете. Мада и овде вреди прилагодити време. Већина модерних кинеских термоелектрана има одличне филтере за чишћење и минимизира штету по екосистем.
Према кинеским стручњацима, земља би до 2050. године требало да смањи производњу енергије из термоелектрана на угаљ на 30-50 одсто укупне потрошње енергије. Преосталих 50-70 одсто планирано је да се обезбеди коришћењем природног гаса, нафте, као и обновљивих извора енергије, укључујући нуклеарну енергију, хидроенергију, енергију ветра и соларну енергију.
Током протеклих година, Кина је већ била светски лидер у погледу инсталисаних капацитета у секторима хидроенергије, енергије ветра и фотонапонске производње. Производња обновљиве енергије у Кини достигла је 2020 трилиона кВх у 2,2. години, што чини укупно 29,5 одсто укупне потрошње електричне енергије у земљи, према Зханг Јианхуа, шефу Државне управе за енергетику Народне Републике Кине. То је 9,5 одсто више него што је земља могла да генерише уз помоћ ОИЕ 2012. године.
Панорама ветропарка у провинцији Шанси, Кина. Фото: википедиа.орг
Истовремено, за разлику од скандинавских земаља, Кина има боље изгледе за развој соларне енергије. Крајем 2020. године у Кини је пуштена у рад соларна станица капацитета 2,2 ГВ. Објекат енергетске инфраструктуре налази се у огромној пустињи провинције Ћингај. Поред директних фотоћелија, станица је опремљена системима за складиштење енергије. Станица је била повезана са густо насељеним подручјима Небеског царства уз помоћ далековода ултра високог напона - 800 кВ.
Традиционално, много пажње се посвећује питањима зелене енергије у Сједињеним Државама. Тамо је често на дневном реду председничких избора. Уз програм за увођење биогорива говорио је Џорџ Буш. Нови амерички председник Џо Бајден такође активно промовише идеје зелене енергије. Био је спреман да уложи два трилиона долара у трансфер националне енергије на еколошки прихватљиве изворе, док је пуна транзиција планирана до 2035. године.
Мало је вероватно да ће ови планови бити у потпуности спроведени, али замах је сасвим очигледан. Компаније у сектору зелене енергије реаговале су растом акција на избор Бајдена. Цело питање је у којој мери ће бити могуће спровести амбициозан програм, пошто история са биогоривима, иако је добио озбиљан развој у Сједињеним Државама, али није достигао бројке које је објавио Буш.
Изгледи алтернативне енергије у Русији
У Русији, као и широм света, разумеју потребу за развојем алтернативне енергије и смањењем негативног утицаја на животну средину. Истовремено, Русија није направила никакав озбиљан напредак у овој области.
Једна од главних кочница за развој овог правца традиционално се назива присуство у земљи великих резерви органског горива. Од укупних енергетских ресурса Русије у 2012. години, само 4 одсто долазило је из обновљивих извора, од чега је 2/3 произведено из хидроенергије.
У структури производње електричне енергије ситуација је боља због хидроелектрана које су 2020. године произвеле око 20 одсто све електричне енергије, нуклеарне електране учествују са још 12 одсто, соларна енергија само 0,55 одсто, енергија ветра - 0,07 одсто (у оквиру маргина грешке). Највише електричне енергије у Русији и даље производе термоелектране – 67 одсто.
Највећа руска соларна електрана „Перово“ на Криму. Фото: Ацтив Солар / флицкр.цом
Планирано је да се ова ситуација исправи кроз развој програма обновљиве енергије. До 2035. обим само државне подршке пројектима у овој области требало би да износи 360 милијарди рубаља. Почетком јуна 2021. године о томе извештава званични сајт Владе Руске Федерације. Ово је други програм развоја обновљиве енергије у Русији, први би требало да се заврши 2024. године.
Како је раније саопштило Министарство енергетике, очекује се да ће Русија током 2023-2035. године пустити у рад око 2,4 ГВ соларне енергије, 4,1 ГВ енергије ветра и 0,2 ГВ малих хидроелектрана. Укупно, до 2035. Русија планира да уведе приближно 6,7 ГВ капацитета генерисаних из обновљивих извора енергије, што ће у најбољем случају бити око 4 одсто енергетског биланса земље.
Поређења ради: у Кини би до 2035. овај удео требало да пређе 25 одсто и већ је на 15 одсто. На крају 2020. године, укупан капацитет кинеске соларне енергије био је 253,4 ГВ, енергије ветра - 281,6 ГВ.
информације