Как будет жить мир, когда кончится нефть
Нужно понять, что же нам делать с энергией. Как ее получать, когда закончится нефть? 95% всей доступной нефти закончится примерно через 50-60 лет. Что же касается ресурсов нефти у нас в стране, то их осталось на 15-20 лет.
Во многих отраслях нефть можно заменить газом. Россия не только производит больше газа, чем любая другая страна, но и обладает намного более крупными ресурсами.
Нам нашего газа хватит лет на 100. Америка является второй страной по объему добычи газа после нас, и им ресурсов хватит всего на 10 лет.
Один из альтернативных источников газа, который вообще не разрабатывается ни в одной стране, — это газовые гидраты, форма льда, которая существует на океанском дне. Структура гидратов построена как сетка, в узлах которой находятся молекулы воды, а в пустотах этой сетки находятся молекулы метана — природного газа.
Ресурсы газовых гидратов на Земле плохо разведаны и плохо оценены, но по тем заниженным оценкам, которые у нас есть, они практически неограниченны. Добывать эти гидраты — дело непростое. Существуют они только при относительно высоких давлениях и низких температурах.
С распределением ресурсов газовых гидратов американцам повезло, вокруг их побережья таковых колоссальное количество. У нас они еще до конца не разведаны, но их тоже немало.
Мыпереводим энергию движения воды в электричество на наших гидроэлектростанциях. Теплоэлектроцентрали производят энергию из химической реакции горения. Атомные электростанции производят энергию путем ядерных превращений.
Экзотический пример производства энергии на другой планете: Нептун — сейчас самая отдаленная планета от Солнца. Поверхность ее холодна, но она гораздо горячее, чем планетологи могли бы предсказать по своим моделям. Это означает, что внутри Нептуна есть какой-то источник энергии. В чем же этот источник?
30 лет назад американские ученые предположили, что метан в условиях планеты разваливается с образованием алмаза и водорода. Нептун — планета жидкая и состоит из жидких газов. Теперь представьте себе, что в этом жидком шаре образуется частица алмаза, который падает в жидком слое планеты. Вот эта энергия падения алмаза и нагревает планету Нептун.
Сейчас мы знаем, что этот процесс именно в такой форме не происходит, но происходит какой-то другой процесс, которого мы пока не знаем.
Хотя поверхность планеты очень холодная, порядка 70 градусов по Кельвину, центр ее исключительно горяч, порядка 8 тысяч градусов — это горячее, чем центр Земли.
Биотопливо — это, главным образом, спирт, который производят из сахарного тростника.
Тут Бразилия лидирует — они производят уже много биотоплива. Нам, к сожалению, это мало поможет, у нас сахарный тростник не растет.
Есть еще одна проблема: несмотря на такое экологическое название, оно исключительно опасно для окружающей среды. Бразильцы вырубили колоссальные площади тропических лесов, чтобы засеять их сахарным тростником.
Каменный уголь. Ресурсы угля, особенно в России, колоссальны. Его хватит не то что на век, а на тысячелетия. Западная Сибирь — это большой кусок каменного угля толщиной в несколько сот метров. Но есть огромная проблема: это экологически самый грязный источник энергии.
Солнечная энергия никогда нам не заменит нефти, атомной энергии и прочих источников, но может служить хорошим дополнением.
Первый способ — это классические солнечные батареи-фотоэлементы, которые делаются из полупроводниковых материалов и сейчас имеют довольно высокий КПД, порядка 40%. То есть 40% солнечной энергии мы можем перевести в электрическую энергию.
Второй способ использования солнечной энергии — это фотокатализ. Тут готовых технологических разработок пока нет, мы находимся в процессе.
Самый мощный способ производства энергии — ядерная энергия.
Ресурсы для получения ядерной энергии исчерпаемы, так как количество урана на Земле не бесконечно. Цена на уран резко возрастает, и у нас в ближайшее время может начаться урановый кризис. Уже через лет 15-20 урана нам может не хватить.
Термоядерная энергия, пожалуй, еще более мощный источник энергии, но пока нами не прирученный. Мы еще не научились пользоваться этим источником, кроме как в водородных бомбах, и тут технологически есть колоссальные проблемы.
Термоядерная энергия основывается на очень легких ядрах, таких как водород, гелий, литий. Энергия связи нейтронов и протонов в этих ядрах довольно низкая.
Если взять два ядра и разогнать их до такой степени, чтобы они подошли очень близко друг к другу, то они начинают слипаться и образуют более устойчивое ядро — гелий. Выделяется такая колоссальная энергия, по сравнению с которой энергия распада урана — это ничто. Термоядерная энергия — наверное, будущее нашей энергетики.
Сейчас начинается эра водородной энергетики. Это не производство энергии, это ее транспортировка. Водород обладает замечательным свойством — он хорошо горит.
Если смешать водород с кислородом и поджечь, будет взрыв, производящий энергию.
Представьте себе, что в бак автомобиля вы будете загружать не бензин, а водород вместе с кислородом. Но тут есть проблема: во-первых, водород взрывоопасен, а во-вторых, водород — это неплотный газ. Если его загружать в сильно сжатой форме, то количество энергии будет невелико.
Нужно изобрести какой-то материал, который бы поглощал гигантское количество водорода, и из этого материала мы могли бы получать водород легким нагреванием, а затем на автозаправочных станциях в эту губку опять вкачивать большое количество водорода. Сейчас огромное количество лабораторий по всему миру занимается этой задачей.
Водородная энергетика, наверное, самая перспективная идея транспорта энергии, но есть еще одна идея, которую высказал Михаил Еремец: азотная энергетика.
Если мы научимся каким-то легким способом переводить наш азот, которые мы вдыхаем из воздуха, в неустойчивую форму, то это будет аккумулятором энергии.
Наступающий энергетический голод — это очень жесткое испытание для всех стран, в особенности для нашей, поскольку у нас нефть кончится гораздо быстрее, чем в других странах.
Мы сейчас совершаем опасный, болезненный переход от норвежской экономики к шведской. И нам нужно помнить, что будущее нашей страны не может быть сконцентрировано только в одной области, какой бы хорошей она ни была.
Об Артеме Оганове мы знаем очень много, поскольку его мама — психолог Галина Бирчанская — тоже член клуба «Сноб». Например, мы знаем, что Артем был чрезвычайно активным вундеркиндом. «У нас горела квартира, горела лестничная площадка, он сам горел несколько раз — и все из-за химических опытов. В пять лет он сказал, что будет заниматься химией, что и делает до сих пор. Мой подарок “Юный химик” был предметом его вожделения, на память от него у Артема до сих пор виден след от ожога на руке.
Он испытывал меня на прочность, на выживание. Он очень рано начал читать и читал об ученых, в том числе о Роберте Вуде, который фильтровал йодистый азот через специальную бумагу и высушивал ее. Если к этой бумаге прикоснуться, то она начинает трещать, как автоматная очередь. Вот представьте. Прихожу с работы, становлюсь на половик, и вокруг все начинает взрываться. Иногда он разбрасывал эти мелко нарезанные фильтрованные бумажки, и когда я начинала подметать, то вокруг гремела канонада.
Однажды он отравил весь класс. Это было еще в начальной школе, кажется, во втором классе. Артем выращивал кристаллы медного купороса, очень красивые, голубые, прозрачные. Принес эти кристаллы в школу и всем подарил по камешку, а кто-то из детей подаренный кристаллик съел. Звонит мне директор школы и говорит: “Ваш сын отравил весь класс, и вместе со всем классом его увезли на «скорой помощи» в больницу”. Выяснилось, что для того, чтобы успокоить всех и доказать, что кристаллы неопасны, он тоже их съел. Закончилось расстройством желудка у всего класса.
При этом учился он лучше всех. Школу закончил с золотой медалью, университет — с красным дипломом. Все самостоятельные и контрольные работы в школе он делал за три минуты, остальное время проводил в коридорах, иначе в классе был полный караул. Я дорогу в кабинет директора школы знала лучше, чем дорогу домой.
Он всегда что-то изобретал. В третьем классе Артема приняли вольным слушателем в Менделеевский институт (Московский химико-технологический институт), я после работы возила его на занятия. У меня сохранились тетради лекций, которые я писала, потому что он еще не мог писать быстро под диктовку.
Артема можно было показывать в цирке в его пять-шесть лет, потому что он знал наизусть таблицу Менделеева. Называешь номер, он говорит название элемента, называет его молекулярный и атомный вес до пятого знака. И наоборот, называешь элемент, он говорит, какой это номер в таблице. Память у него была совершенно потрясающая, наизусть знал “Одиссею” и “Илиаду”. На поступлении в первый класс читал Цветаеву и Мандельштама. Учителей, конечно, он раздражал».
Сейчас Артем живет в США, у него своя лаборатория, он получает миллионные гранты на свои исследования. В последний его приезд, его и еще нескольких молодых ученых, уехавших из России, очень попросили зайти в Кремль с тем, чтобы обсудить возможность «репатриации». Собственно, Кремль и оплатил визит ученого в Россию. Об исходе переговоров пока трудно судить, зато мы записали отличную лекцию.
Интересно работает мозг
Парадокс денежной тревоги
Под Новороссийском — крупный разлив нефти. Чем это опасно
Эту реплику поддерживают:
Поверхостно.Эту реплику поддерживают:
Ответ ШмаровуЭту реплику поддерживают:
Насчет моего непрофессионализма, юноша, вы немного горячитесь.Эту реплику поддерживают:
шмаров снова не по темеВы вновь не по теме. То, что уголь дешев, известно всем. Но его экологическая опасность очень велика и именно в этом проблема.
Вообще, на Западе больше внимания уделяется экономической целесообразности, а не экологической. Те же названные вами США лидируют по выбросам в атмосферу и являются плохим примером. В США, где, кстати я живу, выделяются огромные средства на разработку технологий экологически чистой угольной энергетики. Почему? Потому что эта проблема (дешевой, надежной технологии "чистого" сожжения угля) не решена. Я сам участвую в одном из таких проектов.
Теперь о проектах - вы пишите "предложен такой-то проект", но вряд ли понимаете, что за этим стоит. Как автор 70 научных исследований, многомиллионных проектов и патента, могу объяснить. Между проектом или патентом и их реализацией огромная пропасть. Огромное число проектов и патентов, вероятно даже большинство, никогда не находят реализации. Более того, переписанный вами слово в слово из интернета (www.rusal.ru/docs/inno_ecology.pdf, стр. 118) технический текст ученых Казанского Гостеуниверситета о технологии сбора разлитой нефти, не имеет ни малейшего отношения к сбору углекислого газа. Шелуха гречихи может впитывать масло и нефть, но, увы, не улавливает углекислый газ.
В прошлом комментарии вы перепутали углекислый газ с углеродом, а сейчас - с разлитой нефтью. Я уверен, что в чем-то вы несомненно профессионал - не в химии. И именно эти ваши комментарии, увы, не выдерживают никакой критики.
Эту реплику поддерживают:
Говорить о непрофессионализме комментария Андрея нелепо.Эту реплику поддерживают:
Во-первых, давайте не придавать этому личную окраску. Г-на Шмарова я не знаю лично - возможно, в отличие от вас. Его профессионализм вообще я не могу ни подтвердить, ни опровергнуть - но эти его конкретные комментарии непрофессиональны. Защищать это невозможно - В одном комментарии он перепутал углекислый газ с углеродом, а в другом с нефтью. Собирать углекислый газ с помощью шелухи гречихи, вопреки предложению г-на Шмарова, невозможно.
Далее, об угле. Вы сами пишите, что "обычные" (т.е. наиболее распространенные) угольные электростанции загрязняют атмосферу - те самые, о которых г-н Шмаров писал в стиле "уголь сжигать, копоть ловить". В этих станциях значительная часть проблемы. Те 30 "чистых" угольных заводов, что реализованы в Китае - капля в море на фоне нужд и объемов китайской энергетики. Вспомним, как Китай пытается получить наш газ. Польские вредные выбросы - откуда же они идут? Значительная доля - именно от угля.
Теперь о вредных газах. Вы пишите - из H2S сделать серу, а СО2 секвестировать под землей. Вопреки тому, что вы пишите, в угле присутствует не сероводород H2S, а сульфиды железа - которые при сожжении дают сернистый газ SO2. Посещение самовозгорающихся угольных отвалов (я сам на них был) произведет на вас неизгладимое впечатление. Что касается СО2, то напомню, что надежного метода секвестирования СО2 пока нет. Закачивать СО2 насосами в скважину довольно бессмысленно. Наилучший способ - создать материал, который реагировал бы с СО2 или поглощал бы его молекулы. Это одна из самых горячих тем в химии сегодня - говорить о ней, как о решенной проблеме, совершенно неверно.
Эта проблема, как и другие, будет решена. Достоинство угля в том, что его очень много. То, что до сих пор его доля в энергетике была велика - горе, потому что обернулось колоссальным уроном для окружающей среды. Но в том же угле может быть и надежда энергетики будещего. Только для этого надо еще решить ряд очень непростых проблем - технологических и научных.
Эту реплику поддерживают:
Я не знаю лично Андрея Шмарова. Мне просто показалось, что Ваша ссылка на его непрофессионализм появилась в отместку за его комментарий о поверхностности (чудное словечко - написать проще, чем произнести) Вашей лекции. Я, кстати, не разделяю ни первой, ни второй оценки.Насчет шелухи гречихи - не исключаю, что материал, сорбирующий жидкости, также может сорбировать газы. По поводу грязных угольных станций. Вы делаете акцент на старые технологии, а Шмаров и я - на новые, гораздо более "чистые". 30 угольных проектов в Китае - это не мало. Каждый из них перерабатывает минимум по 5 млн. тонн угля в год. Всего - более 150 млн. тонн, или более 7% от общего производства угля в Китае. Это уже не капля в море. В США в настоящее время в стадии поиска финансирования находятся от 10 до 20 новых проектов, в которых будут применяться "чистые" угольные технологии. При этом сделать новый проект даже с технологией вдувания угольной пыли (так сказать, немного обновленная старая технология) в этой стране практически невозможно. В ЮАР 2/3 моторного топлива производится из угля. Европа проявляет высокую активность в продвижении проектов «чистых» угольных технологий. Это видно хотя бы из того, что «Сименс» инвестировал громадные средства в разработку собственного газификатора угля.Так что я остаюсь при своем мнении, что: А) новые технологии переработки угля уже прошли экспериментальную стадию, Б) большинство новых проектов в мире, связанных с углем, будут использовать именно такие технологии В) эти технологии приведут к росту доли угля в мировом энергобалансе в течение ближайших 20-30 лет По поводу «нашего газа» и Китая. Китай хочет получать не наш газ, а главным образом газ из Средней Азии (и уже, кстати, получает). Это для них ближе и политические риски ниже. Газ же с Ковыктинского месторождения в России мы, наверное, хотим продать китайцам больше, чем они хотят его от нас получить, поскольку девать его кроме как в Китай, пока некуда. При этом Китай хочет получать газ по определенной цене, которая не должна быть выше стоимости угля . Но при этой цене добыча газа в Ковыкте нерентабельна. Вот, кстати, конкретный пример, когда есть громадное месторождение газа, но его разработка не ведется из-за конкуренции со стороны угля на рынке потенциального потребителя.Вредные газы. Я не писал, что сероводород присутствует в угле, (хотя он иногда встречается в составе метаносодержащего газа - coal bed methane - присутствующего в порах угля). Я имел в виду тот сероводород, который образуется в результате реакции сульфидов железа с водяным паром в процессе газификации. Признаю свою неточность: при сожжение угля действительно образуется SO2, а не H2S. Но суть неизменна: улавливать сернистый газ после сожжения содержащего серу угля неизмеримо сложнее, чем при газификации того же угля. Пример. Иллинойский уголь содержит более 3 % серы и не может использоваться на обычных угольных электростанциях, которые сжигают уголь, поскольку в этом случае действительно образуется большое количество SOх. Поэтому в штат Illinois привозится бессернистый уголь из штата Wyoming, а местный уголь почти не используется (хотя запасы угля в Illinois по количеству энергии, в нем содержащейся превышают запасы нефти в Саудовской Аравии). Если же Иллинойский уголь не сжигать, а газифицировать, то в образующемся после газификации сингазе содержится примерно 1% сероводорода, а SOx – только следы. Этот сероводород легко удалется в процессе газоочистки с помощью, напрмер, процесса Selexol. Секвестирование CO2. Вы на этот вопрос смотрите с точки зрения теоретика, я – с точки зрения практика. Для меня не бессмысленно закачивать CO2 под землю, поскольку это непременное условие получения федеральной кредитной гарантии. При этом секвестирование осуществляется не просто путем закачки в скважины, а с помощью скважин в специальные формации, которые могут хранить СО2 в течение многих сотен, если не тысяч, лет. Это примерно тоже, что «хранение» природного газа в месторождениях. Наверное, если когда-нибудь наука создаст экономически целесообразный процесс по извлечению энергии из СО2, то запасы СО2, созданные путем подземной секвестрации, окажутся весьма кстати.
Вывод: старые угольные технологии, основанные на сожжении угля, действительно наиболее экологически грязные; новые технологии, основанные на газификации угля, гораздо чище экологически.