22 МАРТА 2012
“ПЕРСПЕКТИВЫ СОВРЕМЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ”

Дмитрий Семенович Стребков, директор Всероссийского НИИ электрификации сельского хозяйства РАСХН

 

Мой доклад посвящается развитию мировой энергетики. И первые слайды говорят о том, что, по данным Международного энергетического агентства, к 2035 году будет удвоение производства электрической энергии. Это удвоение будет достигнуто за счет дальнейшего развития использования нефти, природного газа, угля, ядерной энергии. И только небольшой вклад дадут возобновляемые источники энергии. Это касается также и первичной энергии. Очевидно, что наши международные энергетические власти планируют дальше сжигать уголь, нефть, газ и так далее.

 

Конечно, это приведет к тому, что на 21% увеличатся выбросы парниковых газов до 2035 года. То есть мы идем по тому сценарию, по которому идем, и ничего не планируется радикально изменять.

 

Но изменить можно уже сейчас. Появились новые энергетические технологии, которые могут изменить мир уже в этом столетии. Мы предлагаем шесть стратегических проектов для будущего мира, которые позволят увеличить энергетическую безопасность и создать новое энергетическое снабжение Земли, не основанное на сжигании ископаемого топлива. Что, кстати, приведет и к стабилизации обстановки в мире, потому что, по большому счету, все войны, которые сейчас прошли и которые планируются, идут из-за энергетических ресурсов, в первую очередь из-за нефти.

 

Первый проект – это бестопливное производство электрической и тепловой энергии. В прошлом году, было введено 60 ГВт таких электростанций, которые не используют ископаемое топливо и ядерную энергию. Надо еще немножко увеличить, например до 100 ГВт в год, в два раза, и мы уже начнем переходить к новому мировому устройству по части энергообеспечения.

 

Второй стратегический проект – это распределенное производство энергии. Это уже тоже делается. В Европейском союзе есть директива, что все здания, государственные и частные, должны иметь экологически чистые энергоустановки, использующие те самые бестопливные источники энергии. Я думаю, что это должно быть проектом для всей Земли. Не только в Европейском Союзе, но и в России, и во всем мире так должно быть.

 

Третий наш стратегический проект очень важен. Это солнечные энергосистемы с круглосуточным производством электрической энергии. Это возможность выбить последний камень из рук скептиков, которые говорят, что солнечная энергия – это что-то локальное, местное, не масштабное, потому что есть день и ночь, есть зима, есть облака. Оказывается, всего этого можно избежать и создать такие системы, где будет круглосуточное, круглогодичное в течение миллионов лет производство электроэнергии за счет энергии Солнца.

 

Четвертый проект связан с третьим, потому что для создания глобальной солнечной энергосистемы надо научиться передавать тераваттные потоки мощности. Это в свое время делал Никола Тесла. Мы развили эти технологии. И, по существу, можем сейчас предложить создание защищенных местных, региональных и глобальных энергосистем с заменой воздушных линий на кабельные подземные волноводные линии передач. По крайней мере, на первом этапе это даст возможность полностью исключить те объявления по телевизору, когда Краснодарский край без света, Италия без света, потому что прошел ураган, все провода порвались, ледяные дожди и так далее. Потому что ни одного столба на земле не останется. Все будет передаваться по подземным кабельным линиям.

 

Пятый стратегический проект касается транспорта. Предложены технологии (опять-таки развитие технологий Тесла), когда вы можете ехать из Москвы до Сочи без двигателя, без химических аккумуляторов, без заправки, и при этом можете даже спать, потому что эта система будет автоматически управлять движением. Естественно, это даст возможность освободить Москву и все мегаполисы от того кошмара, который мы сейчас имеем по части выбросов от транспортных средств.

 

Технологии Тесла, которые мы создали, мы назвали беспроводными технологиями. Они дают возможность создать беспроводные системы передачи в космическом пространстве и в атмосфере Земли. И таким образом мы сможем при наличии электрических ракетных двигателей полностью освободиться от этих пусков, когда вы за несколько минут сжигаете 80 тонн керосина в жидком кислороде или, еще хуже, ядовитое гидразиновое топливо, и перейти к такому режиму, когда вместо того чтобы иметь 5% полезной массы в массе ракеты, иметь 95% полезной массы в массе ракеты.

 

Конечно, когда мы все это рассчитывали, мы говорили о том, что можно... (нрзб.) В будущем будут созданы новые источники энергии. Термоядерный синтез. Можно создать межпланетные... (нрзб.) На околоземные орбиты вывести орбитальные космические солнечные электростанции и передавать энергию в СВЧ-диапазоне. Знаменитый проект Глезера 1970-х годов.

 

Ответ один. Все, что вы добавляете к той энергии, которую Земля получает от Солнца, ведет к тепловому загрязнению Земли и, в конечном счете, к повышению температуры. Даже если у вас нет парниковых газов, все равно вы загрязняете планету, увеличивая температуру. И, тем самым, то, что мы имеем сейчас летом... Говорят, что аномальная холодная зима в Европе, сибирские морозы в Африке – это говорит о том, что опять будет похолодание, а не потепление. На самом деле просто климат становится резко континентальным. И это очень тревожный звонок. То есть будет очень жарко летом, очень холодно зимой. А это всегда нехорошо, потому что я знаю, что последствия вот этой зимы – это не только то, что 180 человек погибло, но померзли сады в южных районах нашей страны. И я думаю, что то же самое можно сказать и об Испании, и о других странах.

 

Поэтому все-таки говоря о чистой энергетике будущего, о глобальной энергетике, мы должны иметь в виду, что эта энергетика должна основываться на энергетическом балансе между поступающей энергией от Солнца и тепловым излучением Земли.

 

Роль государства очень важна здесь. Во-первых, это поддержка, даже моральная поддержка новой энергетики. И плюс кадровые вопросы, финансирование пилотных проектов и так далее.

 

Я хочу сказать о моральной поддержке. У нас сейчас есть прекрасный президент Медведев, и есть прекрасный президент Америки Обама. Вот что говорит Обама: «Нация, которая лидирует в технологии чистой энергетики, возможно, будет лидером глобальной экономики». Я думаю, что президенты не сами пишут эти слова – им советники пишут, но советники достойные. А вот что говорит наш президент Дмитрий Анатольевич Медведев: «У атомной энергетики нет альтернативы». Я думаю, что все сидящие в этом зале поддерживают все-таки концепцию президента Обамы. Я не думаю, что Дмитрий Анатольевич сам это придумал. Это ему Кириенко написал. Но будущее атомной энергетики... Мало того что это небезопасно, что 70 лет реакторы потом должны отстаиваться, и некуда девать выбросы, что гигантские риски, что они увеличивают долю энергии, которую мы добавляем к энергии Солнца, и ведут к тепловому загрязнению планеты – это уже говорит о том, что эта энергетика не является энергетикой будущего.

 

Теперь я хотел бы просто прокомментировать вот эти шесть проектов. 

Очень интересная цифра. Мало кто знает, но в прошлом году установленная мощность бестопливных электростанций превысила установленную мощность атомных электростанций и составила 388 ГВт. Мы прошли вот такую интересную точку. Теперь будет колоссально наращиваться в объеме (примерно 60 ГВт в год) мощность установленных бестопливных электростанций, и будет чуть-чуть возрастать мощность атомных станций. Вот сравните: 60 ГВт было введено в прошлом году бестопливных, чистых электростанций, использующих энергию Солнца, по существу, и было введено три атомных электростанции мощностью 3,6 ГВт, которые строились больше шести лет.

 

Технологии, о которых я рассказываю, – это в основном технологии, сделанные в нашем институте. Это около 400 патентов. Я просто расскажу о технологиях, которых нет в России, которых нет ни у кого в мире.

 

Вот, например, технология получения солнечного кремния, бесхлорная технология солнечного кремния. Я потом об этом скажу. Также технология концентраторов, которые не требуют слежения за Солнцем. Вот есть образец такого концентратора. Он концентрирует, но не требует слежения. Это дает большие преимущества по надежности, и по стоимости в том числе. Это образцы таких концентраторов, которые у нас испытываются. Это американские концентраторы со слежением за Солнцем.

 

Созданы солнечные элементы третьего поколения, так называемые матричные солнечные элементы, по которым мы получили КПД 20% при 1000-кратной концентрации солнечного излучения. Они генерируют высокое напряжение – 15 В на кв.см. И я думаю, что уже в этом году или в следующем мы получим КПД 25–30% на этих элементах, чего тоже ни у кого нет. Все-таки кремний – это основной материал для будущей солнечной энергетики. Бог создал Землю таким образом, что около 20% земной коры состоит из кремния. Это бесконечный источник материалов для создания будущих солнечных электростанций.

 

На этом слайде сравнение элемента... вот этого элементика, который мы создали, с одной стороны, – маленький, 6 см кв., – и обычного элемента, который делает весь мир (это 6 тыс. кв.см). У обоих одинаковая мощность – 60 Вт, одинаковое напряжение – 15 В, и одинаковый ток. А расход кремния в 1000 раз меньше. 

 

Дальше. Был поставлен вопрос, что нельзя, чтобы солнечные станции работали 20 лет. А они во всем мире работают 20–25 лет, а атомные станции работают 30 лет. Этого невозможно допустить. Поэтому разработаны новые технологии, новые материалы, новые конструкции с удвоением срока службы до 40–50 лет. На этом слайде – испытания этих элементов в Праге на здании университета, физического факультета.

 

На этом слйде – распределенное производство энергии. Показана японская деревня, но такие деревни должны быть в Африке и во всех странах мира, когда твоя крыша полностью обеспечивает тебя энергией. Такой источник энергии невозможно уничтожить – надо тогда уничтожить все дома во всех деревнях, чтобы прекратилось снабжение энергией в данном месте, данной семьи.

 

Это вот – дома, которые проектирует Россия. Это архитектор Гребнев. Ноосферные дома, в которых ночью можно видеть звездное небо над головой. И это дома, в которых жить не то, что приятно, а просто очень здоровый образ жизни будет. Такие дома увеличивают продолжительность жизни, снижают болезни. Здесь нет никаких металлов, никаких гвоздей, никакого бетона. Все из экологически чистых материалов. 

На этом слайде – станции на крыше нашего института, работающие на систему.

 

Теперь по третьему проекту, глобальные солнечные энергосистемы Земли. Я тут не буду цифры приводить. Просто покажу, что это такое. Одна станция в Австралии, вторая в Африке, третья в Мексике. Хотя может быть по меридиану в любой точке Земли. Важно, чтобы между этими станциями было 120 градусов по широте. И вот такая станция, соединенная линиями передач между собой, обеспечивает производство электроэнергии в объеме, равном мировому потреблению, круглосуточно, круглогодично, абсолютно равномерно по часам суток и по временам года. Это запатентованная система. Важно, что это будет миллионы лет, и ни грамма угля, нефти, газа не надо. И не надо бороться с выбросами, ни нужен Киотский протокол. Ничего не нужно.

 

Теперь по волноводной системе передачи энергии. Это технологии Тесла, но во времена Теслы не было диодов, он не мог выпрямить свой переменный ток, нечем было выпрямить. Сейчас же существуют транзисторы биполярные, полевые и т.д., существует колоссальный набор инструментов для того, чтобы делать преобразователи частоты. Мы видим, что... здесь цифрой «3» обозначена сама однопроводная линия. Эта линия может быть из Москвы в Дели, из Москвы в Вашингтон, из Москвы во Владивосток. Она не замкнута. Раз не замкнута, значит, нет никаких проблем с джоулевыми потерями, с (нрзб.), токопроводимости. Это совсем другое электричество.

 

На этом слайде – установки, которые мы всем демонстрируем. Установка мощностью 30 кВт, преобразователь частоты, трансформаторы Тесла. Это – ее испытания в нашем зале. Нагрузка – 21-киловаттная лампа сияет. И вот испытания этой лампы. Мы проверили, какого минимального сечения нужен проводник для того, чтобы проводить это электричество. Сейчас у нас настроена наша линия, вы можете приехать посмотреть, там провод 80 микрон, его не видно, а передает он 20 кВт. Ну, 30 кВт, мы увеличили мощность до 30 кВт. Это означает, что плотность тока в этом проводнике – 600 A на кв.мм.

 

Миллиарды долларов тратят компании всего мира на создание высокотемпературной сверхпроводимости. Они достигли температуры жидкого азота. И стоимость этих керамических проводников в тысячи раз превышает стоимость меди, которую используем мы. Обычный медный проводник при комнатной температуре имеет такую плотность тока, как здесь показано, – 600 A на кв.мм. Это означает, что очень маленькие потери. Тесла говорил, что «я могу передать по всему земному шару с КПД 97% и потратить на потери (он написал, тогда другого не было) 3 лошадиные силы, чтобы передать энергию в любую точку земного шара». Это абсолютно прекрасное электричество с точки зрения будущего. Тут в преимуществах сказано, что маленькие потери, медь можно сократить. Одно из важных преимуществ – что нет коротких замыканий. Поэтому однопроводная линия – она не может ни с чем замкнуться: нет плюса и минуса, нет двух проводников.

 

И на основе этого метода также предложен бесконтактный высокочастотный электрический транспорт. В этом транспорте нет ДВС (двигателя внутреннего сгорания), нет батарей. Там ничего нет. Там есть антеннка под днищем, электрический мотор. А в асфальте уложен проводочек диаметром 8 мм (нрзб.) по меди. Этот проводочек ведет эту машину и передает туда энергию в объеме 50 кВт, 100 кВт – сколько надо. Таким образом может быть решена проблема электротранспорта городов и дальних перевозок тоже.

 

Тут – те модели, которые мы испытали. Также видно, что это может быть использовано в железнодорожном транспорте, не только в автомобильном, и в речном транспорте. Мы демонстрируем катер, который плавает в бассейне и берет электричество из воды. Вода играет роль однопроводной системы.

 

И, наконец, последний проект – это космические энергетические системы. Дело в том, что беспроводная передача энергии может быть не только между автомобилем и дорогой, по которой он едет, но и между ракетой, которая взлетает, между орбитальной станцией, которая находится на орбите, и лунной станцией или земной станцией.

 

При этом предложены и запатентованы три системы. Первая система – это передача энергии по лазерному лучу, это в атмосфере. Максимальная дальность – около 400 км, если вдоль Земли. И роль лазера сводится только к созданию проводящего канала в атмосфере, ионизации молекул воздуха. А электричество уже идет от другого источника – от трансформатора Тесла. Причем можно использовать лазер с энергией всего 2 Дж, т.е. 2 ватт-секунды, работающий от карманной батарейки, а передавать мегаватты по этому лучу.

 

Второй патент – это электронные пучки. Это сделано для космоса. Электронный пучок – это пучок электронов, который выполняет роль медного проводника. Вы можете послать этот пучок от Луны на Марс. Существует специальная технология, чтобы он не расходился. Вы можете лететь вдоль этого пучка и брать от него энергию для питания ракетного двигателя. Но, к сожалению (у меня много друзей в ракетном космическом обществе), нет электрических ракетных двигателей, поскольку никто не мог себе представить, что всем этим пороховым, керосиновым двигателям скоро придет конец. Как только будет создан электрический ракетный двигатель с такой же мощностью, как керосиновый «Протон», предположим, который прекрасно взлетел позавчера ночью, 70-й запуск был, то мы сразу перейдем к тому, что у нас ракеты будут поднимать 95% груза, а не 5%, как сейчас. Это – по микроволновому генератору, который создает направляющий канал в атмосфере. И также по каналу, сформированному сверхвысоковольтным генератором.

 

Таким образом, резюмируя, я могу сказать, что будет создана глобальная солнечная резонансная система, причем она будет создана совершенно точно до конца этого века, потому что нам нужно всего-навсего в той же Австралии найти площадь земли 200x200 км, и в той Мексике, и в той же Сахаре, что не представляет никакого труда. А все технические проблемы практически решены: КПД 25%, кремния миллионы тонн в год, производство станций 100 ГВт в год – все это абсолютно реально.

 

Второе наше предсказание заключается в том, что воздушные линии исчезнут, будут подземные линии. Будет использоваться высокочастотный электрический транспорт. Жидкое топливо будет получаться из биомассы энергетических плантаций. Космические корабли будут стартовать на электрической тяге, имея отношение массы полезного груза к стартовой массе 80–90% вместо сегодняшних 5%. Снабжение космических аппаратов будет осуществляться резонансными волноводными методами.

 

Сельское хозяйство полностью изменится. Будут работать электрические машины-роботы, которые будут черпать энергию из-под поля, на котором они работают. Они будут работать день и ночь, и без всякого участия человека.

 

Также проведены испытания, которые показали, что резонансные методы могут быть использованы для лечения болезней человека и животных, уничтожения сорняков (вместо пестицидов), обеззараживания воды, создания новых экологически чистых материалов.

 

Как результат всего этого набора технологий, в будущем, к концу этого столетия, 60–70% тепловой энергии и 80–90% электрической будут делаться с помощью бестопливных электростанций, под которыми я имею в виду в первую очередь солнечные электростанции и их производные: ветровые, гидравлические и т.д.

 

Мы придем к тому, с чего мы начинали. В XVII веке было 100% солнечной энергии, потому что не было ни угля, ни газа, ни нефти. К концу XXI века мы вернемся к этой ситуации. У нас будет газ, нефть и уголь, но человечество будет использовать солнечную энергию и позабудет обо всех этих торнадо, которые летом гуляют по полям Америки, да и по России тоже, этих ураганах, которые вызваны нестабильностью атмосферы, а причиной является все-таки вот это вмешательство человека, парниковые газы и перегрев Земли.

 

Спасибо за внимание.


Новости
07.06.2012
В Москве в рамках Конгресса Global Future 2045, который состоялся в феврале 2012 года, прошел круглый стол «Диалог конфессий».
21.02.2012
Конгресс “Глобальное будущее 2045” после трех дней пленарных заседаний завершился 20 февраля круглым столом, посвященным формированию…
20.02.2012
В дни проведения международного конгресса Global Future 2045 в Москве, Министерство обороны США и Агентство передовых оборонных…
20.02.2012
Александр Болонкин, астрофизик, старший научный сотрудник NASA, обратился к руководству и участникам международного конгресса «Глобальное…
19.02.2012
Манифест Барри Родрига на конгрессе GF2045: "Будущее – это измерение, к которому стремятся все формы жизни".