Улавливание и хранение углекислого газа

Один из наиболее эффективных способов снижения выбросов в краткосрочной и среднесрочной перспективе – улавливание и хранение углекислого газа. Последние исследования показывают, что к 2050 г. можно было бы законсервировать половину общемирового объема выбросов, причем с затратами, сравнимыми с другими технологиями снижения воздействия на климат.

Наиболее легкие возможности для улавливания и хранения существуют там, где углекислый газ образуется в больших количествах, – на электростанциях, нефтегазовых промыслах, на энергоемких промышленных предприятиях. Гораздо труднее улавливать и хранить газы, выделяемые широко распределенными источниками, такими как системы отопления или транспорт.

Углекислый газ можно улавливать на электростанциях или промышленных предприятиях как до, так и после сжигания топлива. Обычно это происходит после сжигания топлива. В настоящее время такая технология хорошо разработана и состоит в пропускании газов через скрубберы с растворителями, содержащими амины. Однако у этой технологии есть существенный недостаток: она требует переработки больших объемов газов с получением небольшого результата, с большим потреблением энергии и значительными капиталовложениями. С другой стороны, связывание углерода до сжигания топлива может быть более эффективным. Этот процесс включает в себя реакцию топлива с кислородом или воздухом с целью получения смеси водорода и оксида углерода, которую затем обрабатывают паром с использованием катализаторов, чтобы превратить газовую смесь в углекислый газ с дополнительным количеством водорода. На этой стадии углекислый газ можно сравнительно дешево удалить, поскольку его концентрация более высокая, чем она была бы в отходящих газах. Однако применение такой технологии будет требовать изменения конструкции электростанций.

Возможности улавливания и консервации СО₂ пробудили значительный интерес во всем мире. Сейчас осуществляется целый ряд крупных проектов по поглощению СО₂. «Международный форум передовых технологий поглощения углерода» насчитывает сейчас 16 стран, а также Европейский союз.

Синтез

Ядерный синтез в качестве источника энергии все еще находится на стадии эксперимента. Что такое синтез на самом деле? Синтез ‑ источник энергии для солнца и звезд. Четыре ядра (протона) водорода соединяются и превращаются в гелий (два протона и два нейтрона), а также в некоторые частицы. В ходе синтеза высвобождается огромное количество энергии. В водородной бомбе используется неконтролируемый синтез. Ученые сейчас ищут способ управления реакцией синтеза для производства энергии. В контролируемой реакции синтеза радиоактивные вещества существуют только в относительно небольшой отрезок времени. Побочные продукты быстро разрушаются. Кроме того, отработанные материалы не могут быть использованы для изготовления оружия. Преимущества синтеза: реакция чистая, водород, необходимый для проведения реакции, легко доступен. Основная проблема: для существования реакции, необходимо чтобы температура была выше, чем внутри солнца. Чтобы сделать синтез источником энергии, это тепло необходимо как-то ограничить.

Перспективные направления

Исследователи очень долго рассуждали на тему других источников энергии. Один из предложенных способов ‑ получать солнечную энергию со специальных спутников, находящихся в космосе: не зависящих, ни от погодных условий, ни от вращения Земли. Солнечные батареи на спутниках будут преобразовывать энергию солнца в электричество и возвращать ее на Землю. Эту концепцию обсуждали в течение 30 лет, но стоимость проекта и доступность других возобновляемых источников энергии затормозили развитие проекта. Другая теория предлагает получение больших объемов энергии из вращения черных дыр.

Потенциал возобновляемых источников энергии

Доля возобновляемых источников энергии в мировой энергетике уже достигла значительной величины: к началу XXI века она составила около 14%. В то же время производство ветровой и солнечной энергии, по-прежнему невелико из-за высоких затрат. Однако здесь наблюдается тенденция снижения затрат, что позволяет рассчитывать на расширение их использования.

В целом выработка энергии из возобновляемых источников росла приблизительно с такой же скоростью, как общая выработка первичной энергии. При этом использование различных видов возобновляемых источников неодинаково. Более медленный рост потребления горючих возобновляемых источников и отходов восполняется более быстрым ростом выработки гидроэнергии, а в категории прочих видов энергии быстрее всего растет производство ветровой энергии.

Высокие темпы роста ветроэнергетики отчасти связаны с тем, что в 1971 г. она была на очень низком уровне. В последние годы произошел значительный прогресс в ветроэнергетических технологиях. В настоящее время ее доля составляет примерно 0,3% от мировой установленной мощности и около 0,1% общемировой выработки электроэнергии. За последнее десятилетие прирост производства был еще более быстрым – в среднем 25% ежегодно. К 2000 г. общая мощность достигла 16000 МВт, а к 2010 г. она может достичь 30000 МВт.

МЕРЫ ПО СОКРАЩЕНИЮ АНТРОПОГЕННОГО ВЛИЯНИЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА