CC BY
37
Л.М. Кошкин, В.В. Сажин, Б.В. Ермоленко, И.М. Селдинас, В.Б. Сажин, ОИ.. Селдинас
Высшая школа приватизации и предпринимательства (ВШГТП) - Институт, Москва, Россия Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия Высшая школа нетрадиционной медицины, Нью Йорк, США
Балто-Скандинавская медицинская сеть “Седдин-Центр”, Юрбаркас, Литовская Республика
ГЕНЕРАЦИЯ ЭНЕРГИИ ИЗ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЕ ТОПЛИВО
По странам мира представлен обзор исследований и практических решений получения и использования альтернативных источников энергии. Сделан вывод о преимущественном исследовании в области экологически чистого топлива. Эксперты указывают на рост производства биотоплива и серьезный потенциал рынка сжиженного газа в мире
В мире давно ведутся исследования в отношении альтернативного топлива. Предложения есть самые разные. Так в Германии успешно эксплуатируется двигатель внутреннего сгорания, топливом для которого служат тушки павших кошек. Разработчик вместо достаточно дорогого массового захоронения павших животных предложил экономичный и безопасный способ утилизации. Средство передвижения «расходует» (и утилизирует) около 20 кг мяса павших животных на 100 км пути. В Штутгарте в качестве топлива выбрали отходы от сыроварни, а в Пригнитце местные немцы с 1999 года заправляют 400-литровые баки рейсовых автобусов соевым и рапсовым маслом. В некоторых городах Бельгии автобусы тоже ездят на растительном масле, а в Канаде разработали двигатель, работающий на рыбьем жире. В Сингапуре местный бизнесмен стал производить топливо из кухонных отходов. В ресторанах и кафе после жарки растительное масло обычно просто сливают в канализацию. Он забирает такие отходы, перерабатывает и на их основе выпускает вполне качественный биодизель. По утверждению самого предпринимателя, на таком топливе его собственный автомобиль ездит уже почти два года. В Китае в качестве топлива используют кизяк (высушенный навоз). Внедрение альтернативного топлива уже перестало быть уделом одиноких изобретателей. В той лее Германии далее организован Союз содействия развитию альтернативных источников энергии. И сейчас в стране — более тысячи автозаправок, которые продают топливо растительного происхождения. Разработкой новых видов топлива заняты крупнейшие корпорации по всему миру, самые передовые и высокоразвитые государства принимают программы и открывают гигантское финансирование на подобные проекты в расчете на будущую отдачу. Так, по подсчетам, опубликованным World-watch Institute, мировые инвестиции в возобновляемые источники энергии достигли в 2004 году рекордных 30 млрд. долларов. И основные инвесторы средств — крупнейшие нефтяные концерны. Так ВР уже в 2008 году планирует продать электроэнергию, полученную от солнечных батарей, не меньше чем на миллиард долларов. Shell вместе с Siemens и Eon организовали совместную компанию по поиску экономичных способов создания и эксплуатации солнечных батарей. Англо-голландская корпорация Royal Dutch\Shell запланировала направлять в разработку альтернативной энергетики от 500 млн. до J млрд. долларов ежегодно — в основном на освоение ресурсов Солнца и ветра.
По сведениям аналитика А. Гришина, разработкой и внедрением альтернатив "черному" и "голубому золоту" занимаются не только гиганты мировой экономики, но и на самом высоком государственном уровне. Евросоюз, например, поставил задачу: к 2010 году увеличить долю альтернативных источников до 12% от общего объема потребления. Интересен опыт Швеции. В 1970 году в этой скандинавской стране доля нефти в общем топливном балансе составляла 77%. А сейчас ею отапливается меньше
10% всех домов в стране. На альтернативные и возобновляемые источники энергии в Швеции приходится уже более 26% всего энергопотребления. США планируют к 2012 году нарастить производство биодизеля с нынешних 30 млн. галлонов в год до 124 млн. галлонов. Кроме того, президентом США Д. Бушем поставлена стратегическая задача ускорения разработки технологий для повышения эффективности солнечных и ветряных электростанций и повышения доли гидроэнергетики. Только в 2005 году мощности ветряных электростанций в США выросли на 35%. Сенат США одобрил первый в истории страны закон, который гарантирует налоговые льготы производителям растительного топлива.
Австралия, Америка, Азия, Европа интенсивно ищут новые возможности, чтобы обеспечивать свою экономику более дешевой энергией, чем получается сейчас. И, что характерно, даже нефтеносный арабский Восток не остался в стороне от общемировых процессов. В 2006 году шейхи Объединенных Арабских Эмиратов (ОАЭ) и несколько транснациональных энергетических, гигантов решили совместно построить центр развития альтернативных источников энергии.
Разработками альтернативной энергетики и внедрением ее у себя сейчас занимаются ученые более чем в 50 странах по всему миру (табл. 1).
Таблица 1. Использование в мире традиционных и альтернативных видов энергии
Страны Углеводороды и ядерное топливо Возобновляемые источники (в том числе гидроэнергия)
Канада 83,5 16,5(12,1)
Норвегия 50,4 49,6 (44,7)
Россия 96,6 3,4 (2,3)
Финляндия 75,1 24,9 (3,9)
Швеция 67 33 (14,4)
Мировая экономика (в среднем) 86,5 13.5(2,2)
Поставлена амбициозная задача уже к 2013-2014 гг. производить от 5 до 30% электричества за счет возобновляемых источников энергии. Налажено промышленное производство биоэтанола, что биодизеля из растительного сырья: сахарного тростника (например, - в Бразилии). Для изготовления биодизеля годятся практически все масличные культуры: и кукуруза, и лен, и рапс, и подсолнечник. Одна из японских компаний объявила о строительстве на Филиппинах завода по производству биодизеля из кокосовых орехов. На Тайване развивают производство биотопливо из риса. Неисчерпаемыми являются и другие источники альтернативной энергии: вода, ветер и Солнце. Главным вопросом до сих пор остается ценовая конкуренция новых источников энергии с традиционными. Пока альтернативное топливо дороже обычного. Но, с одной стороны, стоимость нефти, газа и производных из этих углеводородов постоянно растет. А с другой — ученые разрабатывают новые технологии, которые удешевляю) получаемую энергию. Так, цены на солнечную энергию за период 1995 - 2005 гг. снизились почти вдвое. И хотя она обходится еще дороже традиционной солярки, в ближайшие годы ситуация может измениться. Подсчитано, что Солнце всего за три дня посылает на Землю столько энергии, сколько ее содержится во всех разведанных запасах ископаемых. Другим перспективным видом топлива считается водород. Его преимущества: экологическая чистота (в процессе горения получается вода). КПД водородного двигателя потенциально гораздо выше (экспериментаторы добивались реального показателя в 75% по сравнению с теоретическим КПД традиционного двигателя внутреннего сгорания 40%). Тем более что такое топливо — синтетическое, и его можно полу-
чать из нефти, угля, газа или разлагая воду.
Итак, к потенциально перспективным альтернативным источникам энергии сейчас можно отнести водород, солнечную энергию, ветряную, энергию приливов и отливов, геотермальную и так называемую биотопливную энергию. Последнюю можно поделить на биодизель (топливо получают из масличных культур) и биоэтанол (по сути спирт, который можно делать из всего, что содержит целлюлозу). В Бразилии, где нефти нет, биоэтанол стали применять еще в 70-х годах прошлого века, а сейчас им удовлетворяется более 40% всех потребностей в топливе. И стоимость такого заменителя бензина не превышает 16 центов за литр. После окончания Второй мировой войны в СССР, как и в США, были в качестве репараций вывезены заводы по производству синтетического бензина из угля. В Германии эту технологию изобрели еще в тридцатые годы. В военной Г ермании производство синтетического топлива составляло примерно 3 миллиона тонн в год. Но с освоением газовых месторождений Западной Сибири, в СССР об этих технологиях предпочли забыть. Вместе с тем. Южно-Африканская Республика (ЮАР), когда ей объявили всемирный бойкот из-за режима апартеида, сумела экономически выжить, используя такую технологию, и с годами существенно оптимизировала ее. В Китае, например, уже строятся 5 заводов, которые будут использовать технологии ЮАР.
В России пока известно лишь об одной компании, которая на промышленной основе производит топливо из рапсового масла. Причем, по оценке руководства компании, это топливо вскоре обойдется минимум в четыре раза дешевле, чем солярка.
Молодой ученый А. Романов из Нижнего Новгорода и его коллега по аспирантуре запатентовали в 2006 году новую технологию «Создание производства синтетического бензина на станции по очистке сточных вод» (рис. 1). Отходы по канализации попадают в сборники нечистот. Там происходит их брожение, и получается биогаз, который обычно выбрасывают в атмосферу. Разработан реактор, пропуская через который при высокой температуре биогаз, можно получить новый синтез-газ. В каждом крупном городе существует станция по очистке сточных вод. В среднем с каждого миллиона жителей вырабатывается 10 миллионов кубических метров биогаза в год. Из этого объема возможно получить 5 миллионов литров синтетического бензина. По данным эксперта Е. Добрюхи, получаемый синтетический бензин полностью аналогичен обычному дизельному топливу. Он не уступает по свойствам бензину АИ-76, но в 2 раза дешевле. Кроме того, технология позволяет получать экологически чистое топливо без примесей серы и азота.
Рис. 1. Технология получения бензина из сточных вод:
1-Канализация. [1-Городская станция сточных вод (устанвлена емкость для сбраживании осадка и получения биогаза). Ш-Установка для получения синтез-газа (под давлением, при температуре 1400-1600 град С). ГУ-Реактор для получения синтетической «сырой нефти» (до 50 атм, при температуре 300-400 град С). У-Стадия финальной обработки и получения товарного бензина
Все государства мира сегодня вынуждены задумываться об альтернативных источниках энергии. Это обусловлено не столько потенциальным дефицитом нефти и природного газа, сколько нежеланием стран впадать в зависимость от поставщиков энергоресурсов. Так, по мнению отраслевого аналитика А. Гусевой, российско-украин-
ский газовый конфликт 2006 года заставил страны Евросоюза осознать свою зависимость от России и, как следствие задуматься о развитии альтернативных источников энергии. Великобритания и Финляндия вернулись к обсуждению программ по ядерной энергетике. Согласно даннымрасположенной в Брюсселе ассоциации производителей биодизтоплива European Biodiesel Board (EBB), в ЕЭС ведется, активное обсуждение применения биотоплива, и хотя формально квоты производства биотоплива в Евросоюзе еще не введены, производство биодизеля в . 25 странах-участницах ЕС в 2005 году выросло до 3,2 млн. т (против 1,9 млн. т в 2004 году). В 2006 году производственные мощности увеличились до 6 млн. т/год (против 4,2 млн. т/год в 2005 году). Доля биодизеля в общем объеме биотоплива в ЕС составляет 80%, а на рынке дизельного топлива Евросоюза достигает 1,5%. К 2010 году доля биотоплива на транспортном рынке Европы может быть увеличена до 5, 75%, а к 2020 году — до 8%. Правительство Германии уже развивает собственные директивы по использованию биотоплива. Немецкие переработчики будут обязаны с 2007*2009 годов смешивать обычное дизтопливо с 4,4% биодизеля, а бензин — с 2% биоэтанола. Великобритания также опубликовала собственную программу перехода на биотопливо. Согласно документу, в 2008-2009 годах доля биотоплива на рынке страны должна составить 2,5% (против 0,25% в 2006 г.), в 2009-2010 годах - 3,75%, в 2010-2011 годах - 5%. По данным министерства энергетики США, потребление этанола (получаемого из растительного сырья) как компонента для производства бензина в 2005 году составило 310 тыс. барр./сут. Ранее этанол использовался в качестве сырья для производства бензина только в сельскохозяйственных штатах в центральной части континента однако в 2006 году в США был принят энергетический акт запрещающий использование метилтретбутилового эфира в качестве кислородосодержащей присадки, и потребление этанола значительно вырослб.
Крупнейшая в мире сеть розничной торговли — американская Wal-Mart — планирует начать продажу биотоплива Е-85 на базе этанола на своих автозаправочных станциях (рис. 2).
Рис. 2. Автозаправочная колонка топлива Е-85 (85 % этилового спирта и 15 % бензина)
Е-85 — смесь, на 85% состоящая из этилового спирта и на 15% из бензина. По мнению экспертов, такой шаг стимулирует развитие рынка альтернативных видов топлива в США. В США этиловый спирт (этанол) в промышленных масштабах производят из зерен кукурузы, впрочем, в качестве сырья могут использоваться и пищевые отходы. Американские автопроизводители уже выпустили на рынок несколько моделей, которые можно заправлять не только бензином, но и альтернативным топливом. По оценкам экспертов, сейчас на дорогах США таких автомобилей свыше 5 млн. Между тем запраВ химии и химической технологии. Том XXI. 2007. №11 (79) 34
виться биотопливом можно только примерно на 600 из 170 тыс. АЗС в США, при этом значительная их часть расположена на Среднем Западе, где выращивается кукуруза и сконцентрировано производство этанола. Кроме того, эти АЗС принадлежат небольшим независимым компаниям, а крупные сети пока не спешат начинать торговлю этанолом. В свою очередь, автоконцерны отказываются наращивать объемы производства автомобилей, приспособленных к использованию биотоплива, пока не возрастет число АЗС, его предлагающих. По словам пресс-секретаря General Motors Грега Мартина, число АЗС. торгующих Е-85, должно вырасти как минимум на 20-30%. Мэтт Хартвиг, пресс-секретарь Renewable Fuels Assotiation — организации, пропагандирующей использование возобновляемых видов топлива, полагает, что проект Wal-Mart может сыграть серьезную роль в развитии инфраструктуры продажи этанола. По мнению руководителя Национальной ассоциации производителей кукурузы Рока Толмана, планы Wit!-Mart могут резко стимулировать конкуренцию на рынке биотоплива, заставив других владельцев АЗС обратить свое внимание на биотопливо. Wal-Mart владеет и управляет 383 заправочными станциями. Прочие бензозаправки, расположенные при магазинах Wal-Mart (таких АЗС больше 1000), находятся в управлении внешних компаний, что не позволяет Wal-Mart указывать, торговать ли им Е-85. Согласно заявлению Wal-Mart, компании еще предстоит определить, сможет ли она выгодно продавать Е-85, По данным экспертов, установка оборудования по продаже Е-85 обходится в $100 тыс., в то же время поддержка Е-85 предполагает федеральные налоговые льготы в размере $30 тыс.
Вместе с тем точных прогнозов полного перехода на альтернативные источники энергии нет. хотя производство биотоплива в мире неуклонно растет (рис. 3).
Рис. 3. Производители биотоплива (тыс. тонн) (по данным European Biodiesel Board)
По мнению аналитика А. Г усевой, мировые компании активно устремились развивать международный рынок сжиженного природного газа и покупать газовые активы. Ситуация, сложившаяся в настоящее время в энергетической отрасли, напоминает 1960-е годы. Тогда мир охватила нефтяная лихорадка, приведшая к поиску нефти на территориях Северного моря и Аляски. Эти дорогостоящие проекты стали прибыльными только после роста цен в 1970-е годы. Теперь объектом интересов инвесторов стал газ. что объясняется крайне ограниченным доступом к нефтяным ресурсам. О популярности газовых активов говорит их стоимость: в 2005 году за покупку Unocal и Burlington Resources американские Chevron и ConocoPhillips заплатили более $50 млрд/ Крупнейшие нефтяные компании уверены в дальнейшем росте спроса на газ. По оценкам Chevron, в то время как спрос на энергоносители в мире, согласно прогнозам, увеличится на 50% в ближайшие 20 лет, спрос на природный газ вырастет на 70%
Но в долгосрочной перспективе мировому рынку газа придется решать такие же проблемы, как и нефтяному. Концентрация большей части газовых ресурсов в руках очень небольшого числа производителей увеличивает риск связанный с зависимостью от малого количества поставщиков. Из трех крупнейших газовых кладовых в мире — России, Ирана и Катара — только последний оптимизировал развитие газовых проектов за счет привлечения иностранных инвестиции
