Перед людством об’єктивно стоять наступні принципово важливі та глобальні проблеми: енергетична, нестача прісної води, екологічна, рятування клімату та життя на планеті.
На сьогодні прогнози невтішні, по прогнозах нас чекає катастрофа у період 2050-2100 років. У нашій статті ми розкажемо про АероГЕС, яку критикують доволі багато науковців, однак деякі вважають, що це єдина технологія, яка дозволить уникнути катастрофи.
1. Принципова вразливість клімату планети
Життя може існувати в температурному інтервалі, відповідному до рідкого стану гідросфери. Рідка гідросфера Землі фізично нестійка стосовно до переходу у стан повного заледеніння планети або повного випарення океанів. Якщо буде відсутнє біотичне управління навколишнього простору, то клімат Землі протягом короткого часу перейде в один з цих двох стійких станів, що непридатні для життя людини.
Таким чином, проблема розбалансування клімату – це далеко не просто проблема комфорту людства. Це проблема можливості існування життя на Землі. У нас в Сонячній системі існує два сусіди – Венера та Марс, котрі показують, що саме буде з нами, якщо ми негайно не зупинимось та звалимося в одне з цих стійких станів. Не дивлячись на те, що різні кліматичні моделі дають різні часові прогнози руйнування стабільності екосистеми Землі, ми повинні орієнтуватися на найгірші передбачення, котрі надають нам всього декілька десятиліть до початку необоротних наслідків.
2. Виділення вуглекислого газу в атмосферу – головне джерело кліматичної проблеми.
Все, що природа запасла мільйони років назад у вигляді органічних видів палива (вугілля, нафти та газу), людство витратить всього за декілька століть від початку промислової революції. Спочатку ми думали, що головна проблема – енергетична, що нам просто незабаром не вистачить ресурсів. Але зараз зрозуміло, що при теперішніх темпах споживання, ми знищимо Землю навіть раніше через глобальну кліматичну катастрофу.
Подивіться прекрасний виступ Білла Гейтса (William Henry Gates) на TED (там можна увімкнути субтитри).
«Ось моє побажання. Воно дуже конкретне: винайти цю технологію. Якби я міг вибрати лише одне бажання на наступні 50 років: міг би передбачити, хто буде Президентом, передбачити відкриття нової вакцини (а цю тему я обожнюю), або ж передбачити винахід такої штуки, яка надає енергію за пів ціни та без СО2, то я б обрав останнє. Воно має найсильніші наслідки.»
Білл Гейтс не володіє ефективним інструментом вирішення цієї проблеми. Від безвиході він пропонує розробку одного з екзотичних варіантів у сфері атомної енергетики – проект Terrapower. Думаємо, що він і сам не дуже вірить в успіх, проте треба ж щось робити…
З приводу відновлюваних джерел Гейтс говорить наступні правильні слова:
«Останні три з п’яти напрямків я згрупував. Це так звані «відновлювальні джерела». Звичайно, добре, що вони не потребують палива, але й вони мають свої недоліки. Перший — щільність енергії, що виробляється шляхом цих технологій, суттєво нижча, ніж в електростанції. Це енергетичні угіддя, мова йде про площі на багато квадратних кілометрів, у тисячу разів більше, ніж займає звична електростанція. Крім того, джерело енергії не зовсім стійке. Сонце світить не цілий день, та не кожного дня, точно як і вітер непостійний. А тому, якщо ми залежимо від цих джерел, то потрібно придумати спосіб отримання енергії за час її відсутності на цьому джерелі.
Тут величезні проблеми із собівартістю. Проблеми з передачею на велику відстань. До прикладу, якщо джерело енергії знаходиться за межами вашої країни, то вам потрібна не лише технологія, але й захист від ризику виділення енергії ззовні. Та, врешті-решт, проблема зберігання. Аби представити масштаби цієї проблеми, я порахував сумарну місткість усіх типів вироблених батарей на сьогодні – для автомобілів, комп’ютерів, телефонів, ліхтариків, тощо – і зрівняв це зі світовим об’ємом використаної електроенергії. З’ясувалося, що усіх вироблених батарей вистачить лише на 10 хвилин світового енергоспоживання. Тут потрібен революційний прорив, дещо у сотні разів краще, ніж те, що дозволяють нам теперішні підходи. Це не безнадійно, проте й не так легко. Така проблема виникне, якщо ми хочемо зайнятися виробництвом від нестабільного джерела на 20-30% більше енергії, ніж потрібно для поточного споживання. Якщо ми повністю будемо залежити від цього джерела, то для процесу виготовлення нам знадобиться неперевершена диво-батарея».
3. Проблема чинних енергетичних ресурсів.
Існує багато досліджень, котрі розглядають окремо проблему енергетичних ресурсів.
А все зводиться у наступну цілком зрозумілу діаграму.
Надії на швидке засвоєння термоядерної енергії, м’яко кажучи, не здійснилися. Мільярди вкладень в ці дослідження привели до упередженості, що в принципі це можливо, але вимагає величезних ресурсів, що приводить до економічної неспроможності цієї концепції, принаймні, на найближче сторіччя. З решти можна використовувати атомну енергію (яка після Чорнобиля та Фукусіми, сильно пригальмувала свій розвиток), або ж органічне паливо (яке створює проблему з CO2, екологією та кліматом), або ж відновлювальні джерела (з них по ресурсу проходять лише сонячні панелі та, можливо, вітрогенератори). Результат аналізу технологій, які доступні на сьогодні закінчуються песимістичним висновком, що поки не закінчилося органічне паливо (це біля пари сотні років), людство змушене використовувати його, паралельно намагаючись мінімізувати проблему накопичення CO2 та молячись про те, аби людство оминула проблема клімату. Що буде далі, один лише Бог знає.
Якщо ж розглядати поганий сценарій, то катастрофа може прийти вже в 2050-2100 роках. Якщо кліматична катастрофа стане очевидною, то можливий лише нагальний перехід на відновлювальні джерела, але навіть при найбільших темпах ми максимально можемо розраховувати лише на заміщення порядку 50% енергетики до 2050 року. Що буде означати величезний колапс у розвитку людства, скорочення його чисельності через голод та брак енергетичних та інших ресурсів та інше.
4. Фундаментальні обмеження відновлювальної енергії.
Основне вже було сказане у вищезгаданій цитаті Білла Гейтса – розосередженість (розмірність 2, тоді як в традиційній енергетиці – розмірність 0) та нерівномірність (це еквівалентно додатковим вкладенням в акумулювання). При цьому по ресурсах, як було написано вище, доступно лише сонце та (можливо) вітер. Традиційна гідроенергетика, котра також лише різновидність сонячної енергії, не має достатнього ресурсу. Але використання енергії хмар по технології АероГЕС збільшує цей ресурс майже у 200 разів (дивіться картинку вище) та кардинально змінює цю оцінку.
Принципово при цьому те, що вступає у гру її величність економіка. Усі три способи перетворення (панелі, вітер та хмари) мають той же порядок по щільності енергії (~100 Вт/м2), але лише для АероГЕС всю цю енергію практично без втрат можна злити в одну точку (труба/турбіна), роблячи таким чином частину пропорційну м2 незрівняно дешевше, ніж у інших альтернативах. А це передбачає на 1 чи 2 порядку менше капіталовкладення (~10 $/кВт) та низький строк окупності (~ місяця), котрі дозволяють швидко переналаштувати енергетику та успішно пройти енергетичний та кліматичний колапс в районі 2050-2100 років.
Тобто, не дивлячись на те, що в АероГЕС уловлювання енергії також має розмірність 2 (пропорційно площі мережі чи кайта, але не площі на землі!), саме перетворення енергії (а це і є найбільший капіталомісткий елемент будь-якої електростанції) можна реалізувати в одній точці (розмірність 0), на відміну від сонячних панелей та вітрогенераторів, де дорогі перетворювачі також розмножені пропорційна розмірності 2. Крім того, АероГЕС може сама згладити нерівномірність невеличким гідроакумулюванням (наприклад, використовуючи каскадні ГЕС, котрі наповнюються від АероГЕС) та дедалі більшим (у 600 разів!) акумулюванням у вигляді водню у балонетних аеростатах. При цьому акумулювання (та, ймовірно, доставка) енергії у вигляді водню створює можливість поступового та безболісного переходу з природного газу на традиційні електростанції та транспорт на водні.
БІЛЬШЕ ЦІКАВОГО: