Многие считают, что будущее ‑ за водородными элементами ‑ большими для электростанций и маленькими для двигателей и других устройств. У водорода много преимуществ. В ходе водородной реакции выделяется тепло, электричество и вода, никаких загрязнений. Водород легкодоступен, его можно получить с помощью ископаемого топлива или, что более важно, с помощью возобновляемых источников. Водород ‑ дешевле и эффективнее, чем любые технологии, основанные на использовании турбин и значительно более эффективен, чем внутреннее сгорание. Сейчас водородные технологии стоят больше, чем любые существующие источники энергии. Способ установки системы, позволяющий контролировать температуру и изготавливать топливные элементы удобных размеров, пока неизвестен. Эти вопросы должны быть решены до того, как водородные элементы начнут вытеснять другие источники энергии.
Все большее число стран сейчас интересуются этим вопросом. Например, США приняли решение о выделении 1,7 млрд. долларов на первые пять лет выполнения долгосрочной программы по развертыванию инфраструктуры водородной энергетики, производства топливных элементов и автомобилей с гибридным двигателем. Европейский союз разработал аналогичную программу с ассигнованием до 2 млрд. евро в течение 5 лет для проведения научных исследований и разработок, включая демонстрационную программу по использованию водородных топливных элементов в автобусах в 9 больших городах. Другие страны – в частности Австралия, Канада, Китай, Исландия, Индия, Италия, Сингапур и Великобритания – также проводят активные исследования в этой области.
5.10 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.
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.
5.12 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.
5.13 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.
6. МЕРЫ ПО СОКРАЩЕНИЮ АНТРОПОГЕННОГО ВЛИЯНИЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА
6.1 Экономические и налоговые инструменты
Они составляют главную группу инструментов и включают в себя различные типы налогов на выбросы углекислого газа и потребление энергии, финансовые стимулы в виде грантов и льготных кредитов, тарифов и разного рода налоговых льгот.
Многие страны, которые ввели налоги на потребление энергии и выбросы углекислого газа, в начале 1990-х годов постепенно увеличили ставки налогов или расширили их применение. В 2001 г. Швеция, например, повысила свой налог на выбросы углекислого газа. В 2003г. Финляндия повысила ставку налога на энергию после увеличения ставки налога на выбросы СО2 до 17,2 € за тонну СО2 в 1990-х годах. Норвегия распространила действие налога на предприятия по добыче нефти и газа в морском шельфе, несмотря на то, что при снижении цен на нефть в 1998 - 1999 гг. она снизила размер этого налога до 315 норв. крон (35 долл. США).[26]
Многие страны, включая Данию, Францию, Германию, Швецию и Великобританию, находятся в процессе введения «зеленого налогообложения». Таким образом, они переносят налоговую базу на физические объекты, такие как энергия, минеральное сырье и загрязнение окружающей среды, вместо налогообложения труда и доходов. В некоторых случаях, однако, они отменили или отсрочили действие таких налогов после значительного повышения мировых цен на нефть и газ.
Используя налогообложение, правительства ведут себя осторожно, чтобы избежать таких ставок налогов, которые сделали бы их промышленность неконкурентоспособной на мировых рынках. Великобритания применяет свой налог на изменение климата в энергоемких отраслях промышленности лишь в размере 20% от стандартной ставки налога, если предприятия заключают соответствующие соглашения с правительством. Аналогичным образом Швеция снизила свой налог на выбросы СО2 от сжигания топлива до 35% от стандартной величины для всех предприятий промышленности, сельского и лесного хозяйства и рыбоводства. Швеция также снизила этот налог до менее 10% от стандартной величины для предприятий с налоговыми платежами выше 0,8% их суммарных продаж, а также для некоторых отраслей с большим потреблением энергии – цементной промышленности, производства извести и стекла с налоговыми платежами не выше 1,2% от суммарных продаж.
Многие страны применяют фискальные меры для продвижения возобновляемых источников энергии, используя льготные налоговые ставки и ускоренную амортизацию инвестиций. Например, Канада поощряет промышленные, перерабатывающие и добывающие предприятия инвестирование в возобновляемые источники энергии и мероприятия по повышению энергоэффективности, позволяя исключать эти инвестиции из суммы налогообложения. Большинство европейских стран, которые применяют налоги на потребление электроэнергии, ввели в действие схемы возврата платежей за электричество, произведенное из возобновляемых источников.