В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики - Мацак Олег (книги онлайн TXT) 📗

Есть и другие подходы. Один из них предполагает нагрев биомассы до очень высокой температуры с целью получения синтетического газа, который, подобно тому, как уголь превращают в жидкость, можно трансформировать в жидкое топливо. Другой предполагает гидролизное разложение биомассы под давлением и при высокой температуре с целью превращения ее в этанол.

Технологии переработки сосредоточены в основном на «заменимых молекулах» или «зеленых молекулах». Их целью является превращение сахара с помощью катализаторов в углеводороды, которые по своим характеристикам и составу идентичны традиционному углеводородному топливу – бензину, дизельному топливу и авиационному керосину. При больших масштабах это будет означать появление продуктов, которые можно ввести в существующую систему топливоснабжения без изменения инфраструктуры. Пока же этанол необходимо транспортировать и хранить отдельно от бензина, поскольку он легко смешивается с малыми количествами воды, присутствующими в бензопроводах и резервуарах для хранения.

Водоросли: маленькие перерабатывающие установки

Еще одним потенциальным источником биотоплива являются водоросли, одноклеточные создания, находящиеся в самом низу пищевой цепочки и встречающиеся в океанах, озерах и прудах. Водоросли являются маленькими перерабатывающими установками: они поглощают солнечный свет и углекислый газ и выделяют кислород и биомасла. Эти масла по молекулярной структуре очень подходят для производства бензина, дизельного топлива и авиационного топлива. Водоросли теоретически очень эффективны. Они могут размножаться на почве, в прудах с солоноватой водой и в биореакторах и давать примерно втрое больше топлива на единицу площади, чем пальмовая плантация, и примерно в шесть раз больше, чем кукурузная ферма.

Одни пытаются вывести подходящий вид водорослей путем отбора, а другие пробуют использовать геном и вывести суперводоросли, которые могут оказать существенное влияние на ситуацию с энергоресурсами в мире.

Основная проблема при работе с водорослями связана с поиском наиболее продуктивных разновидностей и поддержании на неизменном уровне их популяции (что, как оказалось, непросто), причем в коммерческих масштабах.

Возможности биотоплива

Когда же появятся на рынке целлюлозный этанол и другие современные виды биотоплива и каким будет их влияние? Эти вопросы сегодня активно обсуждаются. Одни говорят, что их появление не за горами, другие считают, что нужны серьезные исследования. Так, выходцы из Кремниевой долины, привыкшие к коротким жизненным циклам программного обеспечения и компьютеров, предсказывают такие же временные рамки и для биотоплива – от 24 до 36 месяцев. Если за базу взять сферу биотехнологий, то временной горизонт может составлять от 5 до 10 лет. Выходцы же из традиционной нефтегазовой индустрии с ее очень продолжительными циклами разработки и сложной и масштабной системой распределения ориентируются на 15–20 лет.

Что же является возможным? Смелую оценку на этот счет дает физик Стивен Кунин, бывший проректор Калифорнийского технологического института, бывший ведущий ученый BP, а ныне – заместитель министра энергетики по вопросам науки. Он считает, что биотопливо в перспективе может покрывать 20 % мирового спроса на моторное топливо «экологически ответственным образом»¹⁹.

Если вдуматься, это поразительно, поскольку такое видение предполагает постепенное вытеснение углеводородов углеводами и другими биологическими источниками энергии. Однако, чтобы оно стало реальностью, необходимо получить ответ на множество вопросов о технологии, цене, масштабе и окружающей среде. Лишь после этого «углеводный человек» начнет обходить «углеводородного человека» на автодорогах мира.

Глава 33

Внутреннее сгорание

Томас Эдисон в конце XIX в. был не только самым известным американцем в мире. Его многочисленные изобретения и инновации оказались настолько значительными, что его время назвали «эпохой Эдисона». Он был отцом американской электроэнергетической индустрии. Поэтому неудивительно, что при проведении годового собрания компании Edison Illuminating Companies в августе 1896 г. в Нью-Йорке почетным гостем на банкете был сам великий изобретатель.

За столом для почетных гостей обсуждался один из основных вопросов того времени – аккумуляторные батареи и автомобили. Кто-то обратил внимание присутствовавших на человека, сидевшего чуть дальше за столом, – главного инженера компании Detroit Edison Company Генри Форда. Он недавно создал «четырехколесный автомобиль», который приводился в действие бензиновым двигателем, а не электрическим от аккумуляторной батареи.

Форда попросили сесть возле тугого на ухо Эдисона. В ответ на вопросы Эдисона Форд набросал на обратной стороне меню схему. Эдисона поразило то, что транспортное средство возит запас топлива с собой – топлива, которое он называл «углеводородом». Проблема электрических автомобилей, по словам Эдисона, заключалась в том, что они «не могли уехать далеко от станции подзарядки» и что батарея слишком тяжела. Эдисон порекомендовал Форду сосредоточиться на бензине и на двигателе внутреннего сгорания. Эдисон стукнул кулаком по столу. «У вас есть вещь, – сказал он Форду. – Внедряйте же ее».

Позднее Форд сказал: «Этот удар кулаком по столу значил для меня очень много». Это было своего рода благословение, потому как Форд считал Эдисона «величайшим человеком в мире». «Человек, который знал об электричестве больше, чем любой другой в мире, сказал, что для данной цели лучше подходит бензиновый двигатель», – заметил Форд. А ведь у него были серьезные сомнения. «Я начал было задумываться над тем, не трачу ли время понапрасну», – сказал он. Но, получив одобрительный отзыв Эдисона, «я стал двигаться по меньшей мере вдвое быстрее»¹.

Соперничество за индивидуальную мобильность было в разгаре. Однако даже два года спустя, в 1898 г., когда New-York Sun восхищалась тем, что на оживленном углу нью-йоркской улицы «можно увидеть автомобили с пятью разными видами тяги», машина, работающая на бензине, в число фаворитов не входила².

Но к 1910 г. соперничество практически завершилось. Победителем стал автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. И с тех пор именно он определяет индивидуальную мобильность, которая – наряду с обогревом, освещением и охлаждением – является одной из фундаментальных характеристик современной жизни.

Топливо для будущего

Количество энергии, содержащейся в топливе из нефти, огромно, и это топливо можно без проблем хранить в удобном для использования жидком виде. Если нефть – королева, ее королевство – автомобильные перевозки. Однако мировой спрос на мобильность будет расти, так как все больше людей в развивающихся странах выходят на такой уровень дохода, который позволяет задуматься о покупке автомобиля.

Как этот спрос на мобильность обеспечивается топливом?

Десятилетие назад ответ на этот вопрос представлялся довольно очевидным: так же, как и раньше, т. е. топливом из нефти. Теперь ситуация изменилась. Началось новое соперничество за будущее перевозок. Его исход должен предопределить, на каких автомобилях люди в мире будут ездить через два или три десятилетия и сохранит ли нефть свои позиции на автодорогах (и в воздухе). Будут ли транспортные средства по-прежнему оснащаться двигателем внутреннего сгорания, работающим на бензине или дизельном топливе, но имеющим более высокую эффективность? Будет ли биотопливо важной составляющей топливного баланса и будет ли оно вытеснять нефть при незначительном изменении конструкции автомобилей? Будут ли транспортные средства оснащаться двигателями, работающими на природном газе? Или они станут гибридными – транспортными средствами, в которых двигатель внутреннего сгорания сочетается с электроприводом с целью повышения эффективности? А может, победителем станет электромобиль, который заправляют не на бензоколонке, а подзаряжают от электророзетки? В более отдаленной перспективе возможно появление автомобилей на топливных элементах с использованием водорода.