Как избежать климатических катастроф?: План Б 4.0: спасение цивилизации
Шрифт:
Некогда разрекламированное как альтернатива нефти, горючее, полученное из сельскохозяйственных культур, в последние годы подверглось тщательному изучению. В ходе этого изучения возникли серьезные сомнения в его технических возможностях. США, которые в 2005 г. обогнали Бразилию по производству этанола, а за 2007–2008 гг. почти удвоили это производство, способствовали повышению мировых цен на продовольствие до максимума. Далеко идущие планы в области использования биологического дизельного топлива вынашивают и в Европе. Но, обладая низким потенциалом расширения производства масличных культур, европейские предприятия по производству биологического дизельного топлива переходят на пальмовое масло из Малайзии и Индонезии, стимулируя тем самым вырубку влажных тропических лесов под плантации масличных пальм [470] .
470
F. O. Licht, “World Fuel Ethanol Production”, op. cit. note 92, p. 365; Bill Guerin, “European Blowback for Asian Biofuels”, Asia Times, 8 February 2007.
В мире, в котором у пахотных земель нет больше избытка производительности, каждый акр, засеянный кукурузой под этанол, означает необходимость расчистки другого акра для производства зерновых. В исследовании, выполненном под руководством Тима Серчингера из Принстонского университета в начале 2008 г. и опубликованном в журнале Science,
471
Timothy Searchinger et al., Use of U. S. Croplands for Biofuels Increases Greenhouse Gases through Emissions from Land-Use Change”, Science, vol. 319 (29 February 2008), pp. 1238–1240.
Подобный вывод сделан и в другом опубликованном в журнале Science исследовании, выполненном группой ученых из университета штата Миннесота. Сосредоточив внимание на связанных с вырубкой тропических лесов выбросах углерода, эта группа ученых показала, что превращение земель, занимаемых влажными тропическими лесами или пастбищами, в пахотные земли для возделывания кукурузы, соевых бобов или масличной пальмы для производства биологического топлива привело к увеличению выбросов углерода и возникновению «углеродного долга биологического топлива», который по меньшей мере в 37 раз превышает ежегодное снижение выброса парниковых газов, достигаемое за счет перехода с ископаемых видов топлива на биологические [472] .
472
Joseph Fargione et al., “Land Clearing and the Biofuel Carbon Debt”, Science, vol. 319 (29 February 2008), pp. 1235–1238.
Сторонники производимого из сельскохозяйственных культур биотоплива получили еще один жестокий удар от группы ученых, которую возглавил Пауль Крутцен, лауреат Нобелевской премии по химии из Института химии Макса Планка в Германии. Эта группа ученых пришла к выводу, что выбросы окислов азота, газов с мощным парниковым эффектом, от синтетических азотных удобрений, используемых при выращивании таких культур, как кукуруза и рапс, являющихся сырьем для производства биотоплива, могут свести на нет любые сокращения выбросов СО2, достигнутые благодаря замещению ископаемых видов топлива биотопливом. Таким образом, биотопливо оказывается угрозой стабильности климата. Американские производители этанола отвергли выводы группы Пауля Крутцена, но в докладе Международного научного совета, всемирной федерации научных ассоциаций, за 2009 г. эти выводы тем не менее подтвердили [473] .
473
“Biofools”, The Economist, 11 April 2009; P. J. Crutzen et al., “N2O Release from Agro-biofuel Prduction Negates Global Warming Reduction by Replacing Fossil Fuels”, Atmospheric Chemistry and Physics, vol. 8 (29 January 2008), pp. 389–395; реакция производителей биотоплива на эти открытия описана в работе: Lauren Etter, “Ethanol Craze Cools As Doubts Multiply”, Wall Street Journal, 28 November 2007; R. W. Howarth and Stefan Bringezu, eds., Biofuels: Environmental Consequences and Interactions with Changing Land Use, Proceedings of the Scientific Committee on Problems of Enivironment (SCOPE) International Biofuels Project Rapid Assessment, 22–25 September 2008 (Ithaca, NY: Cornell University, 2009), pp. 1–13.
Чем больше изучают жидкие виды биологического горючего, тем менее привлекательными они выглядят. Сегодня этаноловое горючее производят почти исключительно из сахарного тростника и крахмалосодержащих кормовых культур. В настоящее время ведутся работы по созданию эффективных технологий получения этанола из целлюлозосодержащих материалов. Некоторые исследования указывают на то, что большие объемы этанола можно получать при переработке трав, высеваемых при севообороте, и гибридов тополя (и то, и другое можно выращивать на малоплодородных землях). Однако в настоящее время дешевых технологий получения этанола из целлюлозы не существует. Не предвидится появление таких технологий и в обозримом будущем [474] .
474
DOE, EERE, “Starch— and Sugar-Based Ethanol Feedstocks” — см.: www. afdc.energy.gov/afdc/ethanol/feedstock_starch_sugar.html, обновлено 4 февраля 2009 г.; DOE and USDA, Biomass as Feedstock for a Bioenergy and Bioproducts Industry: The Technical Feasibility of a Billion-Ton Annual Supply (Washington, DC: April 2005); Jason Hill et al., “Environmental, Economic, and Energetic Costs and Benefits of Biodiesel and Ethanol Biofuels”, Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 103, No. 30 (25 July 2006), pp. 11206–11210; M. R. Schmer et al., “Net Energy of Cellulosic Ethanol from Switchgrass”, Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 105, No. 2 (15 January 2008), pp. 464–469; Purdue University, Department of Agricultural Communication, “Fast-Growing Trees Could Take Root as Future Energy Source”, press release (West Lafayette, IN: 23 August 2006).
В третьем опубликованном в журнале Science докладе указывается, что непосредственное сжигание целлюлозосодержащих растений с целью получить электричество для электромобилей дает на 81 % больше пробега, чем переработка этих растений в жидкое топливо. Так насколько же велик возможный вклад растительных материалов в обеспечение мира энергией? Основываясь на исследовании, проведенном министерствами энергетики и сельского хозяйства США, мы прогнозируем, что, используя отходы лесопереработки и городской мусор, а также некоторые многолетние культуры (например травы, используемые при севообороте, и быстрорастущие деревья, высаживаемые на малоплодородных землях), США к 2020 г. смогут вырабатывать более 40 гигаватт электроэнергии, т. е. примерно в 4 раза больше, чем ныне. В рамках Плана Б мы предполагаем, что мировое использование растительных материалов для производства электричества может добавить 200 гигаватт мощности к тому же 2020 г. [475]
475
J. E. Campbell, D. B. Lobell, and C. B. Field, “Greater Transportation Energy and GHC Ofsetts from Bioelectricity than Ethanol”, Science, vol. 324 (22 May 2009), pp. 1055–10157; DOE and USDA, op. cit. note 97, pp. i — ii.
ГИДРОЭНЕРГЕТИКА: РЕКИ, ПРИЛИВЫ И ВОЛНЫ
Традиционно с понятием «гидроэнергетика» связан образ плотины, обуздывающей энергию речных стоков. Однако современная гидроэнергетика способна
обуздать и энергию приливов и волн, а также получать электроэнергию на малых турбинах, устанавливаемых на реках и в зонах приливов без сооружения плотин [476] .За счет использования гидроэнергии, возникающей за счет сброса воды с высоких плотин, получают примерно 16 % мирового производства электроэнергии. Некоторые страны (например Бразилия и Демократическая Республика Конго) получают львиную долю электричества за счет гидроэнергии рек. Строительство крупных плотин получило огромное распространение в третьей четверти ХХ в., но затем этот процесс замедлился, так как количество точек, удобных для строительства таких сооружений, сократилось, а затраты, связанные с переселением людей, экологическим ущербом и затоплением земель, стали более заметны [477] .
476
Nic Lane, Issues Affecting Tidal, Wave, and In-Stream Generation Projects (Washington, DC: Congressional Research Service, 26 November 2008).
477
IEA, World Energy Outlook 2008 (Paris: 2008), p. 165; IEA, Member Countries and Countries Beyond the OECD, электронная база данных — см.: www.iea.org/Textbase/country/index.asp, просмотрено 23 апреля 2009 г.; International Rivers Network, “Frequently Asked Question about Dams”, fact sheet (Berkley, CA: 2004).
Но маломасштабные проекты, которые не столь разрушительны для окружающей среды, по-прежнему популярны. В 2006 г. в сельских районах Китая были построены небольшие плотины, совокупная генерирующая мощность которых составила 6 000 мегаватт. Для многих сельских общин такие плотины ныне — единственный источник электричества. Китай — признанный лидер в строительстве таких плотин, но возводят их и во многих других странах. Новая экономика все больше благоприятствует возобновляемым источникам энергии, а не ископаемым видам топлива. Растет интерес к турбинам, установка которых не требует сооружения плотин. Такие турбины оказывают меньшее воздействие на окружающую среду [478] .
478
“Rural Areas Get Increased Hydro Power Capacity”, Xinhua, 7 May 2007.
Большой потенциальной силой обладает и энергия приливов (в сущности, сила лунного притяжения). Например, залив Фанди в Канаде имеет потенциальную мощность генерации свыше 4000 мегаватт. В других странах рассматривают проекты строительства приливных гидроэлектростанций мощностью от 7000 до 15 000 мегаватт [479] .
Первая крупная приливная электростанция — плотина Ла Ранс. Максимальная мощность этой станции составляет 240 мегаватт. Станция была построена 40 лет назад во Франции и работает по сей день. В последние несколько лет к энергии приливов проявляют активный интерес все новые и новые страны. На западном побережье Южной Кореи, например, строится приливная электростанция мощностью 254 мегаватта. Завершение строительства намечено на 2009 г. Эта электростанция даст достаточно энергии для обеспечения полумиллиона человек, проживающих в районе г. Ансан. На другой площадке, в 30 милях к северу, близ Инчхона планируется построить приливную электростанцию мощностью 812 мегаватт. В марте 2008 г. компания Lunar Energy of the United Kingdom заключила соглашение с компанией Korea Midland Power о строительстве у берегов Южной Кореи турбинного поля, на котором будет вырабатываться 300 мегаватт электроэнергии. Китай планирует строительство приливной электростанции мощностью 300 мегаватт в устье р. Ялу вблизи от Северной Кореи. Далеко на юге, в Новой Зеландии, планируют построить приливную электростанцию мощностью 200 мегаватт в бухте Кайпара на северо-западном побережье страны [480] .
479
Jason Palmer, “Renewable Energy: The Tide is Turning”, New Scientist, 11 October 2008; European Commission, “Tidal Energy — Promising Sites Worldwide”, ATLAS project Web site — см.: ac.europa.eu/energy/atlas/ html/tidalsites.html, просмотрено автором 24 июня 2009 г.; ABS Energy Research, The Ocean Energy Report (London: 2009), pp. 13–23.
480
Choe Sang-Hun, “South Korea Seeks Cleaner Energy Sources”, International Herald Tribune, 9 May 2007; Choe Sang-Hun, “As Tides Ebb and Rise, South Korea Prepares to Snare Them”, International Herald Tribune, 31 May 2007; ABS Energy Research, op. cit. note 102, pp. 13–23; Lunar Energy, “British Firm Announces World’s Largest Tidal Power Development”, press release (East Yorkshire, U. K.: 11 March 2008); IEA, Implementing Agreement on Ocean Energy System (IEA-OES), 2008 Annual Report (Lisbon, Portugal: February 2009), p. 83.
Проекты строительства крупных приливных электростанций в настоящее время рассматривают несколько стран, в том числе Индия, Россия и Великобритания. В Индии планируют построить на северо-восточном побережье страны плотину, перегораживающую залив Хамбхат на северо-западном побережье. Проектная генерирующая мощность этого сооружения — 7000 мегаватт. В Великобритании несколько политических лидеров выступают за строительство в эстуарии р. Северн на юго-восточном побережье страны приливной электростанции мощностью 8600 мегаватт, что равно 11 % существующих в Великобритании мощностей по генерированию электричества. Русские проектировщики говорят о строительстве на Белом море, в северо-западной части России, поблизости от Финляндии, приливной электростанции мощностью 15 000 мегаватт. Вероятно, часть вырабатываемой этой станцией энергии будут экспортировать в Европу. Обсуждается строительство на Дальнем Востоке приливной электростанции в Тугурском заливе. Эта электростанция будет давать местной энергетике 8000 мегаватт [481] .
481
Palmer, op. cit. note 102; Choe, “As Tides Ebb and Rise”, op. cit. note 103; ABS Energy Research, op. cit. note 102, pp. 13–23; “World Electricity Installed Capacity by Type (Million Kilowatts), January 1, 2006” — в публикации: DOE, op. cit. note 3.
В США внимание проектировщиков сосредоточено на небольших приливных электростанциях. С 2007 г. Федеральная комиссия по регулированию энергетики выдала более 30 предварительных разрешений на строительство таких электростанций, в том числе на осуществление проектов в проливе Паджет, в заливе Сан-Франциско, на Ист-Ривер в Нью-Йорке. Проект в Сан-Франциско, осуществляемый Oceana Energy Company, предусматривает создание по меньшей мере 20 мегаватт генерирующих мощностей [482] .
482
“Issued Hydrokinetic Preliminary Permits”, table in Federal Energy Regulatory Commission, “Hydropower-Industry Activities” — см.: www. ferc.gov/industries/hydropower/indus-act/hydrokinetics.asp, обновлено 2 июля 2009 г.; Mike Hoover, Oceana Energy Company, письмо, отправленное по электронной почте Дж. Мэттью Роуни 30 июня 2009 г.