01:09 2020 Rugsėjo 24
Tiesioginis eteris
  • USD1.1692
  • RUB89.7875
    Kolumnistas
    Gauti trumpą nuorodą

    Pirmą kartą apie vandenilio energetikos plėtros perspektyvas pasaulyje pradėta aktyviai kalbėti 1970-ųjų viduryje, tačiau tai įvyko ne dėl staigaus visuotinės meilės mokslui ir naujoms technologijoms priepuolio, o susirūpinimo "pagrindine, išliekama vertybe" — pinigine

    OPEC šalys 1974 metais pirmą kartą istorijoje panaudojo naujausio tipo "masinio naikinimo ginklus" — sumažinusios naftos gavybos ir tiekimo apimtis, per tris ar keturis mėnesius jos pasiekė tris ar keturis kartus padidėjusias pasaulines kainas. Vakarų pasaulis sudrebėjo ir, spausdindamas kuponus benzinui gauti, stovėdamas dviračių ir kitų paspirtukų eilėse, pašėlusiai pradėjo ieškoti naujų energijos šaltinių, kurie užtikrintų jam visišką nepriklausomybę nuo naftos.

    Likimas visais laikais buvo ironiškas — šalys, kuriose didžiausia energijos išteklių paklausa, tiesiog neturi didelių šių išteklių telkinių, o kolonijinė sistema, leidusi Europai jaustis užtikrintai ateityje, po Antrojo pasaulinio karo žlugo. Tam tikrą laiką vandenilis, kurį buvo galima lengvai išgauti elektrolizės būdu, atrodė puikia alternatyva, tačiau pirmasis bandymas praplėsti vandenilio energetikos technologijas iki ekonomiškai pagrįsto lygio nedavė jokio rezultato.

    Energetikos pasaulyje yra tokia sąvoka kaip EROI — Energy Returned On Investment, energijos, gautos iš vieno ar kito energetinio šaltinio, santykis su energija, sunaudota jai išgauti. Tai skamba šiek tiek painiai, paprasčiausias būdas tai suprasti — pateikiant pavyzdį: jei norint išgauti tūkstantį kubinių metrų dujų ir pristatyti jas į elektrinės krosnį reikia 100 džaulių energijos, o deginimas užtikrins tik, tarkime, dviejų džaulių pagaminimą, tada nėra ekonominės prasmės išgauti tokias dujas.

    Trumpai sakant, tokio gamybos proceso EROI yra daug mažesnis nei vienetas, jis yra ekonomiškai netikslingas. Realiame gyvenime naftos, dujų, anglių, urano EROI yra kelis kartus didesnis nei vandenilio EROI: vandeniliui gaminti reikalingas energijos kiekis yra žymiai mažesnis už energijos kiekį, kurį galima gauti jį naudojant.

    Atmosfera — tai ne tik deguonis

    Pastaraisiais metais mokslas, technologijos ir technika nestovėjo vietoje, niekas nepamiršo vandenilio kaip alternatyvos iškastiniams energijos šaltiniams. Pažanga yra, jos negali nebūti, štai tik vystosi ji sklandžiai, o ne žiauriais šuoliais į priekį ir aukštyn, kad ir kaip norėtų tie, kas siekia šios pažangos sąskaita uždirbti rimto pelno.

    Nemaloniausia, kenksmingiausia technologinei pažangai — tai visokių šarlatanų, populistų ir demagogų, tai yra, politikų, bandymai kištis į natūralią dalykų eigą. Iš pradžių vandenilio energetikos tema pritraukė kovotojų dėl ekologijos išsaugojimo dėmesį, mat juos nudžiugino cheminės reakcijos, deginančios vandenilį deguonyje, formulė.

    Tai tiesiog kažkoks stebuklas — gauname energijos ir švaraus vandens! Nedelsdami atsisakome naftos, anglies ir dujų su jų neišvengiamais anglies dioksido išmetimais — ir ateina laimė, leidžianti Gretai Thunberg grįžti į mokyklos suolą. Oras miestuose pasidaro švarus kaip kalnų krištolas, apie smogą sužinosime tik iš vadovėlių, sustos ledynų tirpimas — ir toliau visas sąrašas džiaugsmingų įvykių ir gamtos atkūrimo procesų.

    Bet pirmąją susižavėjimo bangą numušė priminimas, kad atmosferos oras sudarytas ne tik iš deguonies ir net ne tiek iš deguonies, kiek iš azoto (deguonies ore yra apie 15 procentų, azoto — daugiau nei 70). Vandenilis iš tikrųjų sudega išskirdamas didžiulį šilumos kiekį, kas užtikrina aukštą degimo temperatūrą, ir būtent tai tampa problema: esant aukštai temperatūrai azotas pradeda sąveikauti su deguonimi, sudarydamas oksidus. Azoto oksidai — tai net ne anglies dioksidas, tai yra daug žiauriau.

    Būtent azoto oksidai, susidarantys automobilių išmetamosiose dujose, sukelia rūgštinį lietų, būtent jie daro didžiausią žalą žmonių sveikatai.

    "Didelė azoto oksidų koncentracija įkvepiamame ore iš pradžių sukelia diskomfortą ir deginimo pojūtį plaučiuose, tolesnis koncentracijos padidėjimas lemia mirtį. Mažesnė koncentracija gali sukelti galvos skausmą, virškinimo problemas, kosulį ir plaučių ligas..." — toliau necituosiu medicinos žinyno, ten dar daugybė visokių sudėtingų žodžių: konjunktyvitas, rinitas, faringitas, cianozė, tachikardija ir taip toliau. Tie, kas turi stipresnius nervus, gali savarankiškai ištirti visą sąrašą.

    Taip, technologijos tikrai nestovėjo vietoje, mes jau seniai išmokome atskirti deguonį iš oro ir sugebame aprūpinti elektrines tinkama įranga, kad jų degimo krosnyse iš tikrųjų degtų tik deguonis ir vandenilis. Tačiau šios įrangos masė ir matmenys neleidžia aprūpinti lengvųjų automobilių — tam teks juos paversti sunkvežimiais.

    Tačiau nuo egzaltuotų aplinkosaugininkų būna ne tik žala — jų susidomėjimas vandenilio energetikos tema tapo mokslinių darbų atnaujinimo priežastimi, paskatino technologus ir konstruktorius. Bet vėlgi, bendras ažiotažas neįvyko, kiekvienas pradėjo užsiimti savo darbu: Europos ekologai — kovoti už energetikos sektoriaus dekarbonizavimą, inžinieriai — gudrauti su vandenilio degimo temperatūra, su kuro elemento sukūrimu ir taip toliau.

    Pertraukiama alternatyvi generacija

    Tačiau beveik tuo pat metu kilo nauja entuziazmo banga — dabar jau iš saulės ir vėjo jėgainių, saulės elektrinių ir vėjo jėgainių šalininkų. Profesionalių energetikos inžinierių saulės elektrinės ir vėjo jėgainės — pertraukiamos alternatyvios generacijos šaltiniai. Saulės elektrinių ir vėjo jėgainių "pertraukiamumas" — tai savybė, kurios galime atsikratyti tik išmokę valdyti orus — savo noru pašalinti debesis iš dangaus virš saulės baterijų, likviduoti visišką štilį ir uragano jėgos vėją virš laukų, kur yra vėjo turbinos. Tačiau turėdami visas šiuolaikinio mokslo ir technologijų galias šia linkme, mes nesugebėjome niekur žengti nuo šamanų ir burtininkų lygio, kad sukeltume gerus orus, vis dar mušame į būgną.

    Saulės baterijos, archyvinė nuotrauka
    © Sputnik / Александр Кряжев

    Energetikai nepatenkinti šia situacija — jie negali numatyti saulės elektrinių ir vėjo jėgainių veikimo režimų: ar jos dirbs valandą ar pustrečios valandos, dirbs visu pajėgumu arba dešimties procentų lygiu. Pertraukiama alternatyvi generacija principingai nepakluso energetikos sistemų dispečerių, atsakingų už elektros energijos tiekimą galutiniams vartotojams, reikalavimų.

    Elektra, už kurią mes su jumis mokame pinigus, neabejotinai yra prekė, tačiau prekė yra ypač specifinė, kitos tokios neturime. Bet kuri prekė turi įveikti kelią nuo gamybos iki galutinio vartojimo, tam iš tikrųjų mes kuriame automobilius, garvežius ir garlaivius, didelius ir mažus sandėlius ir kitas saugyklas, didžiulius prekybos centrus ir mažas parduotuves. O štai "sandėliuoti" elektrą pramoniniu mastu mes sugebame tik pasitelkdami hidroakumuliacines elektrines — tai hidroelektrinės, turinčios siurblius, galinčius siurbti vandenį iš apatinio baseino į viršutinį. Tik tokių "sandėlių" nėra labai daug — hidroakumuliacinės elektrinės statybai reikalingas vietovės reljefas, kurio aukščių skirtumai būtų ne mažiau 100 metrų, nes tai leidžia pastatyti ne vieną, o du vandens rezervuarus.

    Antroji elektros energijos ypatybė — pristatyti ją galima tik per elektros perdavimo ar kabelių linijų metalinius laidus, kitokio dar neišradome. Srovės greitis metaliniame laidininke — maždaug 300 tūkstančių kilometrų per sekundę arba 7,5 Žemės planetos skersmens per tą pačią sekundę. Pasekmė akivaizdi — perteklinės elektros energijos elektros sistemose nėra ir negali būti, visada yra tiek elektros energijos, kiek vartotojai gali priimti tam tikrą sekundę.

    Jei oro sąlygos verčia saulės elektrines ir vėjo jėgaines nustoti veikti, sujungtoje energetikos sistemoje turėtų akimirksniu įsijungti rezervinė elektrinė — priešingu atveju vartotojai liks be elektros. Laikyti rezerve elektrines, kurios, beje, turi sugebėti per kelias sekundes pasiekti visą pajėgumą, yra brangus malonumas. Hidroakumuliacinėje elektrinėje problema išsprendžiama užtikrintai — atidarome vandens nutekėjimą iš viršaus į apačią, hidrauliniai agregatai dėl jo spaudimo labai greitai pradeda suktis.

    Bet, kartoju, hidroakumuliacinių elektrinių yra labai mažai, palyginti su jų paklausa. Momentinis pagreitis neįmanomas atominėms elektrinėms ir anglimis kūrenamoms elektrinėms, net kombinuoto ciklo elektrinėms, kuriose dujos šildo vandenį, paversdamos jį garais, kurie suka turbiną ir jėgainės rotorių. Tokį režimą galima pasiekti tik naudojant dujų turbinas, kurių krosnyse esant dideliam slėgiui dega gamtinės dujos ir oras, o po to kaitinamosios degimo dujos iškart eina į turbiną.

    Iki šiol sėkmingiausias tokio tipo projektas yra Suomijos bendrovės "Wartsilla" energetiniai blokai, kurie savo 100 megavatų galią pasiekia per mažiau nei minutę. Jie patys savaime yra brangūs, jiems reikalinga infrastruktūra — dujų vamzdžiai ir požeminės dujų saugyklos, esančios kuo arčiau jų darbo vietos. Dujų sunaudojimas yra fantastiškas, o tai nenuostabu — pabandykite sėsti į mašiną ir pajudėti iš vietos iškart penktu bėgiu, ir jūs viską suprasite. Įsigykite reikiamą energetinių blokų kiekį, pastatykite jiems aikštelę, nutieskite dujų magistrales, aprūpinkite kompresorinėmis stotimis. Ir — pasitraukite, šiandien šios stoties darbas nebūtinas, šiandien saulė ir geras vėjas. Pasitraukite, bet, žinoma, nepamirškite apie budėtojo pamainos darbo užmokestį.

    Tai ne šiaip brangu, tai beprotiškai brangu, ir viso to reikia bet kuriai energetikos sistemai, kurios sudėtyje dirba nedidelis saulės elektrinių ir vėjo jėgainių skaičius. Klasikinis pavyzdys — Vokietija, kurioje kiekvienais metais daugėja saulės elektrinių ir vėjo jėgainių, kur ketinama išjungti visas anglimis kūrenamas elektrines ir atomines elektrines, ir kuri pasirengusi stoti į rimtą ekonominį konfliktą su JAV, kad būtų pastatytas "Nord Stream-2".

    Ir štai kažkas saulės elektrinių ir vėjo jėgainių šalininkų akivaizdoje garsiai pasakė žodį "vandenilis". Pasekmių ilgai laukti nereikėjo.

    Autoriaus nuomonė gali nesutapti su redakcijos pozicija

    Svarbiausios temos