1. Обеспечение энергией

Вся история человечества - это история повышения потреб­ления энергии, причем, вплоть до XX в. основными ее источни­ками были древесина и органические остатки. В XX в. основны­ми источниками энергии стали ископаемые энергоносители -уголь, нефть, газ, но на протяжении столетия снижалась роль угля и повышалась роль нефти и газа, к которым во второй по­ловине века прибавилась атомная энергетика.

В этот же период стала возрастать роль гидроэнергети­ки, и были построены крупнейшие гидроэлектростанции, а в последние десятилетия проявился интерес к развитию энергетики на основе возобновимых источников энергии -солнца, ветра, малых водотоков, земных глубин, приливов и т. д. Всплеск интереса к ВИЭ во многом был связан с не­фтяным кризисом 1970-х гг., когда резко подскочили цены на нефть, и все страны должны были искать пути замены нефти другими энергоносителями. Впрочем, большинство «нетрадиционных» источников как раз традиционно: био­логический метод использования солнечной энергии чело­век стал применять сразу же, как только в его руках появил­ся огонь. Первые ветряные мельницы были сооружены в Персии 1000 лет назад, получили распространение в Китае и по всему побережью Средиземного моря, а также в Се­верной Европе.

1.1. Характеристика современной энергетики

Структура современной энергетики. Энергетический бюджет мира на сегодняшний день «полиэнергетический», так как для получения энергии используются разные источники (табл. 9.1).

Таблица 5.1. Вклад различных энергетических ресурсов в мировую энергетику

Источник энергии	Вклад в энергетику, %
Уголь	25,40
Природный газ	23,74
Сырая нефть	37,15
Атомная энергия*	6,37
Гидроэнергия	6,88
Остальные источники	0,46

За последнее десятилетие XX в. параметры энергетики из­менились: приросты производства энергии из нефти, газа и по ГЭС составили менее 2%, потребление угля снизилось на 1 %, а прирост производства атомной энергии составил всего 0,8% (что связано с «чернобыльским синдромом»). Однако за этой усредненной мировой характеристикой скрываются энер­гетические проблемы разных стран. Так, в развивающихся стра­нах продолжается бурный рост потребления ископаемых энер­гоносителей. В Индии в период с 1976 по 1996 гг. это потребле­ние возросло в 6 раз. Потребление нефти азиатскими странами (без Японии, Кореи и стран бывшего СССР) только за период с 1986 по 1999 гг. удвоилось. Как отмечает Г. Шеер [82], третий мир находится в ловушке ископаемых ресурсов.

В то же время производство энергии с использованием возобновимых источников существенно возросло: солнечной - на 20%, ветровой - на 25%, геотермальной - на 4% [9]. Разу­меется, следует учитывать, что эти показатели относительные: при учете малого вклада нетрадиционной энергетики в общий энергетический бюджет абсолютные приросты производства энергии на основе традиционных энергоносителей имеют несоизмеримо большие величины. Однако очевидно, что интерес к ВИЭ повышается во всем мире. По некоторым данным [13], доля атомной энергии достигла 20%.

Большую роль в мире продолжает играть гидроэнергети­ка, которая использует неисчерпаемый ресурс - энергию дви­жения воды. В развитии гидроэнергетики доминируют Кана­да, США и Россия, однако доля гидроэнергии в развивающих­ся странах выше - 31% от выработанной электроэнергии. Самые большие ГЭС построены в Венесуэле (плотина Гури, 10 млн кВт, что соответствует 10 средним реакторам АЭС), в Бразилии на реке Парана (ГЭС «Итайпу», 12,6 млн кВт). Асу­анская ГЭС, построенная при техническом содействии СССР, обеспечивает более 40% всей потребности Египта в энергии, она сыграла важную роль в улучшении снабжения водой по­ливного земледелия, дающего стабильные урожаи, и положила конец опустошительным паводкам. В Китае начато строитель­ство ГЭС мощностью 13 млн. кВт.

Крупные ГЭС составляют основу гидроэнергетики России, что отличает ее от США несмотря на то, что гидроэнергетика США производит в 1,5 раза больше энергии, средняя мощность американских ГЭС в 4,5 раза ниже. В развитых странах Запада резервы расширения гидроэнергетики ничтожны (использова­но 98% потенциала гидроресурсов). В Северной Америке мощ­ность ГЭС также почти достигла предела (83% потенциала).

ГЭС дают энергию более дешевую, чем тепловые станции. Рентабельность ГЭС в России значительно выше, чем ТЭС и АЭС, а себестоимость электроэнергии в 6 раз ниже, чем на ТЭС. По этой причине Норвегия, располагающая большими ресурсами нефти и газа в Северном море, базирует свою элек­троэнергетику исключительно на энергии горных рек (более 90% всей энергии).

Экологическая опасность крупных ГЭС. Строительство рав­нинных ГЭС отчуждает из использования огромные массивы плодородных земель (как случилось при строительстве каска­да ГЭС на Волге) или лесов. В общей сложности под водохра­нилищами России находится 8 млн. га земель, что в четыре раза больше площади Израиля. В результате строительства волжс­кого каскада было затоплено 264,5 тыс. га пашни, 732,6 тыс. га сенокосов и пастбищ, 845,2 тыс. га пойменных лесов и кустарников. Пришлось перенести 2513 населенных пунктов с населением в 643,3 тыс. человек. Рыбинская ГЭС имеет мощ­ность меньше 1/3 ядерного реактора, но площадь ее водохра­нилища составляет более 4,5 тыс. км2.

Гидроэлектростанции в Сибири строили без расчистки леса на дне будущих рукотворных морей. Так, при строительстве Братской ГЭС было затоплено 40 млн. м3 прекрасной древе­сины хвойных пород. Если бы эту древесину использовали, то стоимость продуктов ее переработки смогла бы покрыть все расходы на строительство ГЭС. Примерно 20 млн. м3 древеси­ны осталось на дне водохранилища Усть-Илимской ГЭС, без расчистки дна были заполнены и водохранилища Вилюйской и Саяно-Шушенской ГЭС. Затопление леса не только лиша­ет страну ценной древесины, но и ухудшает качество воды в водохранилищах и препятствует судоходству.

Строительство крупных водохранилищ полностью нару­шает жизнь экосистем рек, в первую очередь препятствует нормальной миграции рыб. В результате строительства вол­жского каскада площадь нерестилищ осетровых сократилась в 10 раз - с 4000 до 400 га. При этом естественные нерести­лища белуги, белорыбицы и сельди уничтожены полностью, русского осетра - на 80%, севрюги - на 60%. По этой при­чине резко упали уловы осетровых: в 1984 г. вылавливалось 24 тыс. т (90% мировой добычи), в 1994 г. - 4,5 тыс. т (без учета браконьерского лова, который составляет примерно столько же).

В то же время в водохранилищах массово размножаются виды рыб, которые не играли большой роли в естественной ихтиофауне рек (лещ, плотва, судак, щука и др.). В итоге об­щие уловы растут. В водохранилищах сегодня вылавливают 30 тыс. т рыбы, что примерно в 10 раз больше уловов до стро­ительства каскада. Кроме того, на дне водоемов накаплива­ются тысячи тонн (как правило, ядовитых за счет промыш­ленных и бытовых стоков в реки) осадков. Это практически всегда выводит территорию из дальнейшего использования, даже в случае, если водохранилище будет спущено. В после­дние годы все более очевидными становятся отрицательные социально-экологические последствия, связанные с нарушением естественного гидрологического режима Нила при стро­ительстве Асуанской плотины.

ГЭС на горных реках удобны тем, что не связаны с затоп­лением больших территорий, но они могут быть опасны из-за довольно высокой вероятности катастроф ввиду сейсмиче­ской нестабильности этих районов. Землетрясения приводят к огромным жертвам. Так, в Италии в Вайоне в 1993 г. при прорыве плотины погибло 2118 человек, а в Индии от проры­ва плотины Гуджерат - 16 тыс. человек. По современным представлениям, у крупных ГЭС нет перспектив. Их значи­тельно больше у малых ГЭС, которые включены в нетради­ционную энергетику (см. разд. 9.3.6).

Загрязнение окружающей среды при использовании углероди­стых энергоносителей. Эти энергоносители не только исчерпаемые, но и «экологически грязные». Их использование за­грязняет окружающую среду, причем загрязнение нарастает по ряду: газ - нефть - уголь (табл. 9.2).

Таблица 5.2

Выбросы в атмосферу отходов электростанций мощностью 1000 МВт, работающих на разных видах ископаемого топлива

Топливо	Выбросы, т/год
	пыль	угарный газ	оксиды азота	двуокись серы	углево­дороды
Уголь	3000	2000	27000	110000	400
Нефть	1200	700	25000	37000	470
Газ	500	-	20000	20	34