Мировая энергетическая революция. Как возобновляемые источники энергии изменят наш мир - Владимир Сидорович

Тепловой насос, как и холодильник, работает «от розетки», т. е. потребляет электроэнергию для извлечения тепла окружающей среды. При этом на единицу потребленной электроэнергии он способен выдавать до пяти единиц тепловой энергии (отношение полученной и затраченной энергии называется коэффициентом эффективности, по-английски coefficient of performance – COP). Поэтому данное оборудование считается экологичной и эффективной альтернативой традиционному отоплению на основе углеводородного топлива, годной к применению практически повсеместно (за исключением, пожалуй, регионов вечной мерзлоты). Иными словами, генерируемая тепловая энергия до 80 % является возобновляемой. Если же работа теплового насоса обеспечивается электроэнергией из возобновляемых источников, а такие схемы активно практикуются на европейском рынке, мы получаем полностью «климатически нейтральное» оборудование с нулевым расходом первичной энергии.

Другим преимуществом теплового насоса (и принципиальным его отличием, скажем, от газового котла) является возможность двусторонней работы – не только на тепло, но и на охлаждение помещений в теплое время года, т. е. способность большинства моделей работать в качестве «холодильника» для помещений.

Развитие техники, повышение эффективности оборудования, рост производства, сопровождающийся снижением цен, привели к росту популярности тепловых насосов у потребителей. Например, в последние годы на их долю стабильно приходится порядка 20 % в отопительном оборудовании в новых домах в Германии (в 2013 г. – 22,5 %), при этом еще совсем недавно, в 2000 г., доля тепловых насосов составляла всего 0,8 %[130]. В Дании, Швеции и Швейцарии тепловые насосы исторически занимают весомую долю на рынке отопительного оборудования.

По мнению Международного энергетического агентства, тепловые насосы будут покрывать 10 % потребностей в энергии на отопление в странах ОЭСР к 2020 г. и 30 % – к 2050 г.[131] При этом к 2050 г. в 50–70 % новых зданий в указанном регионе будут устанавливаться тепловые насосы[132]. В Швейцарской стратегии развития чистых технологий прямо говорится, что «большинство зданий в будущем станут отапливаться с помощью тепловых насосов… Это приведет к сокращению затрат драгоценной энергии на производство тепла на 80 %»[133].

Прогнозы развития рынка тепловых насосов в Европе зачастую в числе целей прямо указывают отказ от российских энергоносителей. Например, установка 54 млн тепловых насосов в Европе в дополнение к 6 млн уже работающих полностью снимет потребность в импорте российского газа, сообщает Европейская ассоциация теплонасосной техники (EHPA). Достижение данного объема к 2030 г. расценивается как вполне реалистичный сценарий[134].

Итак, геотермальная энергетика в целом имеет сегодня ограниченное, локальное применение, ее доля в обеспечении мирового потребления энергии крайне мала и вряд ли существенно вырастет в обозримом будущем (если только не появятся принципиально новые, прорывные технологии).

В то же время в экономически развитых странах происходит бурное распространение тепловых насосов, которые заменяют традиционные способы отопления и горячего водоснабжения на основе углеводородного топлива. Использование дизельного отопления практически сошло на нет, а доля природного газа сокращается. Таким образом, широкое распространение теплонасосной техники в странах, относящихся к числу основных потребителей традиционных сырьевых ресурсов, способствует постепенному сокращению спроса на углеводородное топливо.

Россия является одним из мировых лидеров возобновляемой энергетики.

Вы не ослышались. Богатые водные ресурсы и их использование для производства электроэнергии ставят Российскую Федерацию в первую десятку стран c наиболее развитой возобновляемой энергетикой, к которой относят и гидроэнергетику, занимающуюся преобразованием энергии текущей воды в электрическую энергию.

Несмотря на гигантские электростанции и огромные плотины, приведшие к созданию настоящих внутренних морей и известные большинству наших соотечественников по теленовостям, курсу истории и географии, Россия довольно скромно использует свой гидроэнергетический потенциал. По установленной мощности гидроэлектростанций (46,7 ГВт) РФ занимает пятое место в мире после Китая (260 ГВт), Бразилии (85,7 ГВт), США (78,4 ГВт) и Канады (76,2 ГВт). Также пятое место мы занимаем по годовой выработке электроэнергии гидроэлектростанциями[135].

Абсолютным мировым лидером по доле гидроэнергетики в энергетическом балансе является «нефтегазовая сверхдержава» Норвегия. Несмотря на сырьевые богатства, 96,7 % электричества производится здесь гидроэлектростанциями[136]. Норвегия стремится торговать на мировом рынке не только углеводородами, но и чистой электроэнергией, реализуя, например, проект по морской прокладке 700-километрового кабеля для экспорта энергии в Великобританию[137].

Человек использует энергию воды с незапамятных времен. В Древней Индии строились водяные мельницы и водяные колеса, в Римской империи водяные мельницы использовались не только для помола зерна, но и для распиловки дерева и камня. В Китае водяные мельницы были известны еще во времена династии Хань (со II в. до н. э.).

В 1753 г. французский генерал-изобретатель Бернар де Белидор опубликовал Architecture Hydraulique, труд, где описывался принцип работы вертикально– и горизонтально-осевых гидравлических машин, которые впоследствии стали сочетать с электрическим генератором после его разработки в XIX веке. В 1767 г. английский инженер Джон Смитон создал первое водяное колесо из чугуна.

Основы современной гидроэнергетики были заложены еще в первой половине XIX века, когда была разработана и описана водяная турбина. В 1837 г. русский изобретатель Игнатий Сафонов создал первый в России двигатель нового типа, водяную турбину. Она имела КПД 0,53, который впоследствии увеличили до 0,70 в промышленных образцах. Одновременно с Сафоновым разработку вел французский инженер Фурнерон, представивший в 1834 г. первый работающий образец своей водяной турбины.