Владимир Ратнер (при участии Льва Вершинина)

Конец ещё не виден
(Комментарий к статье П. Амнуэля "Конец нефтяной эпохи")

«Голуби» разных цветок и оттенков, курлычущие насчет «проблема террора не имеет военного решения», в чем-то правы; решать такие задачи наполовину не получается, а для более жестких шагов мир еще не нанюхался крови. Однако уж ясно, что скоро нанюхается. Ибо политического решения тоже нет. Во всяком случае, если речь идет о терроре исламском. Этим ребятам нужен весь мир. А реформы и борьбу с бедностью, на которые уповает «просвещенное человечество», они как раз и считают главной угрозой и смертельным оскорблением. Израиль, получавший тем более кровавый ответ, чем более щедрые предложения мира кузенам делал, знает об этом лучше остального, еще не проснувшегося мира. Как знает и то, что случись чудо и обернись Арафат с ХАМАСом и прочими сочиненными в 1967-м «палестинцами» белыми зайчиками, стоящий за их спинами арабский и – шире – мусульманский мир попросту не позволит им свернуть с пути. Ибо напрочь исключает такие западные глупости, как компромисс и консенсус.

Поневоле закрадывается крамольная мысль. То, что лапами террора движет бедность, спору не подлежит. Но, возможно, мысль о терроре порождает как раз богатство? С люмпенов, рвущихся к гуриям, спрос невелик, а вот психология лидеров и спонсоров – загадка. Что толкнуло миллионера Усаму в пещеры Тора-Бора, неужели нищета? Разве талантливый молодой архитектор, сын преуспевающего каирского адвоката Атта голодал? Или свергнутый Саддам и не свергнутые пока Сауды, щедро проплачивающие магометанских «борцов с гнилым Западом», делают это от бедности и отчаяния?

Кажется, наоборот. А если наоборот, то, говоря об устранении корней террора, надо говорить о богатстве. Которое в руках нынешних хозяев просто опасно. Грубо говоря, надо вернуться к практике большевиков – сделать так, чтобы не было богатых. Вернее, чтобы не было богатых террористов. А еще вернее, чтобы арабы потеряли свои нефтедоллары.

Отобрать не получится. Сложно, как юридически, так и на практике. Значит, следует отказаться от использования нефти или хотя бы сократить её потребление. Эта мысль многим приходит в голову, особенно тем, которые учитывают, что все рано или поздно иссякает, и «черное золото» - не исключение. Более того, во многих странах уже ведутся поиски альтернативных источников энергии – в частности, активничают автопроизводители, что и понятно – для них альтернатива дорожающему бензину – не просто мечта, но вопрос выживания.

Именно этой важнейшей и интереснейшей проблеме посвящена статья Песаха Амнуэля. Статья обстоятельная и интересная, но, на наш взгляд, несколько спорная по части выводов. Уважаемый автор, анализируя факты, прогнозирует, что уже лет через десять углеводородное топливо (сиречь нефть) уступит место дешёвому и практичному водородному. Соответственно, цены на никому не нужную нефть рухнут, арабские страны разорятся, и наступят в Израиле (а далее – везде) мир и процветание. Надо только десяток лет простоять да ещё пяток продержаться – именно столько времени по мнению автора займут эти благотворные процессы.

Написано, на первый взгляд, убедительно. Настолько, что прочитав, хочется возопить от счастья. А вот перечитав, обнаруживаешь вдруг некий перебор по части оптимизма. И возникает желание поверить гармонию надежд суровой алгеброй реалий.

Аш и О

Прикинем для начала, каков он будет, водородный автомобиль. Литр бензина дает примерно столько энергии, сколько 4 килограмма водорода, которые при нормальном давлении можно уместить в емкость объемом до 50 кубометров. Великоват бачок, да? Правда, объем можно уменьшить в полтысячи, а то и в тысячу раз, растворив водород в специальных сплавах. Но тут иная беда: очень уж они дороги и тяжёлы; вместо литровой банки бензина выходит… 50-литровый бачок весом в три центнера. А ежели умножить объем и вес на количество литров, которое мы обычно заливаем в авто, агрегат получится, мягко говоря, неадекватный. Вряд ли 12-тонный «Фиат» сможет претендовать на нежное звание «легковушки».

Надежда, конечно, умирает последней. Исследователи ищут (и, вполне возможно, найдут) пока еще неизвестный науке материал, способный удерживать водород в 100 раз эффективней, чем палладий. Тогда объёмы эквивалентных количеств бензина и водорода станут одинаковыми, но этот неведомый материал вряд ли будет сверхлегким. 40-литровый «водородный» бак и в этом случае потянет минимум на 360 килограммов. Что, конечно, меньше дюжины тонн, однако все равно тяжеловато. К тому же нельзя забывать, что при сгорании водород образует объём паров один к одному, а наш родной бензин – один к восемнадцати. Значит, для достижения той же степени сжатия придется либо добавлять в горючую смесь балласт (скажем, воду), либо использовать гораздо большие температуры. То есть, опять-таки искать новые, пока еще не существующие материалы. А кроме того, водород пусть медленно, но проникает через почти все металлы и пластики и, смешиваясь с воздухом, образует в закрытых емкостях взрывоопасные смеси, способные рвануть от случайно попавшего ультрафиолетового фотона. Нет, разумеется, инженеры концерна BMW в конце концов способны решить и эти проблемы, но перспектива использования водорода как топлива в результате изрядно тускнеет.

Еще один вопрос: может ли водород стать дешёвым? Песах Амнуэль уверен: может. И дает ссылку на недавние открытия австралийских учёных (разработавших систему, основанную на новых материалах, способных вырабатывать водород за счёт солнечного света). Звучит красиво, но особых поводов для оптимизма, по-моему, нет. Элементарный расчет показывает: солнечный свет, падающий на один квадратный метр на экваторе в течение безоблачного дня, энергетически эквивалентен максимум пяти граммам литра бензина. Соответственно, эквивалент 1 барреля (159 литров) нефти «высвечивается» за день на 3, 2 гектарах. Солидно, правда? А ведь экватор узок, да и превращение энергии света в другие, более удобные формы не проходит без потерь, так что при самом радужном подходе к вопросу, приходится признать: для получения энергии эквивалентной 1 баррелю нефти в субтропиках потребуется собирать свет в течение дня с 5 гектаров…

Можно, конечно, покрыть пустыни дешёвыми фотоэлементами, но за ними ведь и уход нужен. Как минимум пыль протирать. И вот вопрос: сможет ли кто-то (и будет ли) хотя бы раз в неделю убрать пыль с 1 гектара за 100 долларов? К тому же есть и другие виды обслуживания, капиталовложения, плата за землю. Нет, дешёвый водород так не получится.

Не воодушевляет и другой путь, с которым автор связывает надежды – разгадка строения фотосинтетического комплекса. По мнению Песаха Амнуэля, такой комплекс сможет выделять водород в чистом виде. Однако это не так. Во-первых, потому, что фотосинтетический комплекс выделяет в чистом виде только кислород, а атомы водорода уходят в состав синтезируемых углеводов. Которые - совсем уж грубо, зато наглядно - можно считать сахаром. А во-вторых, и в этом случае площадь, необходимая для получения энергетического эквивалента все того же одного барреля в день так и останется равна пяти гектарам.

Ядерный мир

Что интересно, защитники водорода в курсе всех этих сложностей. Но, соглашаясь, тут же парируют: зато водород очень легко получить, нужны только вода и электричества. Тут не поспоришь: электричество и впрямь прекрасный, очень удобный вид энергии. Вот только есть в бочке меда и ложка дегтя. Производитель электричества мечтает о постоянной нагрузке. В отличие от потребителя, который, естественно, «капризничает», то ему нужно больше, то меньше. В идеале, конечно, надо бы консервировать избыток, когда потребление снижено, используя накопленные запасы во время пиковых нагрузок. Увы, электричество консервировать трудно; привычные всем аккумуляторы и тяжелы, и склонны саморазряжаться, так что работы в этом направлении еще непочатый край. К тому же агрегаты, производящие электроэнергию, неуклонно укрупняются, расстояния от них до производителей увеличиваются, и в случае обрыва линии (не так уж эти случаи редки), потребитель несёт колоссальные убытки. Недаром же особо важные объекты давно уже имеют аварийный выход, включая в случае чего дизель-электростанции, использующие «консервы» в виде соляра. Вот тут-то, к слову сказать, мог бы пригодиться и водород (по принципу «летом накопим, зимой используем»), но революции этот частный случай, конечно, не делает.

Не слишком (по понятным, рассмотренным выше причинам) удешевит электроэнергию и добыча её из солнечного света, гидро- и ветроэлектростанций. А уголь, газ, нефть, из которых можно выковырять практически все, увы, относятся к «невозобновляемым» источникам. Их запасы небезграничны, а следовательно, они будут только дорожать. Уже сейчас цена на нефть, диктуемая спросом и предложением, делает рентабельной добычу нефти со дна морского и из-под вечной мерзлоты. И всё растёт. И будет расти.

Не стоит ждать дешевой энергии и от атомных электростанций, работающих на ограниченных запасах урана. Специфика АЭС в том, что строятся они в основном для ослабления зависимости от поставщиков угля, газа и нефти. Ну и для «развития науки», что означает на практике усовершенствование начинки атомных бомб. Кроме того, АЭС экологически опасны; небольшие станции совсем невыгодны, а гиганты в случае чего способны стать причиной катастрофы гигантских масштабов с радиоактивным загрязнением впридачу. И если самая страшная из известных нам ядерных аварий, Чернобыльская, случилась из-за некомпетентности персонала (то есть, шанс её точного повторения невелик), то в наши дни эти монстры – лакомая цель террористов, нуждающиеся в особых мерах предосторожности. Принятие же таких мер, все время усложняющихся и дорожающих (не говоря о расходах на захоронение радиоактивных отходов) существенно удорожает и продукцию. В общем, вряд ли следует пенять на дороговизну электричества. Достаточно вспомнить, что один баррель нефти эквивалентен 1750 киловаттчасов, то есть - по нынешним ценам Хеврат Хашмаль - около 700 шекелей. Или 155 долларов.

Неудивительно, что человечество мечтает об электроэнергии, как продукте ядерного синтеза, неисчерпаемой копилки великолепного «горючего» - тяжёлого водорода, способной (если, конечно, её приручит) снять с наших плеч почти все проблемы энергетики. И что приятно, не только мечтает, но и работает: в Европе вот-вот начнётся строительство первой экспериментальной станции, в которой учёные надеются удержать высокотемпературную плазму столько времени, сколько нужно, чтобы количество полученной энергии хоть немного превысило то, что ушло на разогрев. Если эксперимент удастся, проект станет коммерческим, и вот тогда-то о водороде неизбежно вспомнят. Ибо установки ядерного синтеза по определению будут гигантами, а колоссам-энергоблокам потребуется спокойный равномерный режим.

Да что водород! Стоит химикам получить вволю дешёвой электроэнергии, они – можете поверить – синтезируют, наконец, и искусственный бензин из двуокиси углерода и воды, и, может быть, что-то покруче. После чего цены на нефть безусловно рухнут.

Увы, и тут все далеко не слава богу…

Всякая погода благодать?

Нельзя забывать о еще одном важном моменте. Использование невозобновляемых источников энергии ограничено законами экологии. Сейчас человечество (точнее, «золотой миллиард») потребляет около 1% от всей солнечной энергии, падающей на Землю. Но куда конь с копытом, туда и рак с клешней. Все остальные хотят быть не хуже. «Китайский миллиард» становится все более энергопотребителем, «индийский» на подходе. Кто следующий? Аппетиты неуклонно растут. Но практически вся употреблённая энергия неумолимо и безусловно превращается в тепло. Так что сколько ни очищай планету от диоксинов, пластиковых пакетов, радиоактивных материалов, распылённых в результате катастроф, от других загрязнений, все равно, теплового загрязнения нам не избежать.

Кто-то скажет, процент-другой - пустяки. В принципе, верно. Если речь идет о равновесных системах. Но климат планеты система динамическая, он определяется потоками тепла и веществ (в основном, воды). Для изменения траектории потоков не требуется энергия сопоставимая с их собственной энергией. И если много столетий подряд эти траектории не выходили за пределы области устойчивости, то ХХ век с его превышением границ разумного воздействия поставил экосистему на самый край. Главный показатель этого – растущее количество природных аномалий, которые уже очевидны всем нам. Где-то привычно низкая температура растет, где-то нормально высокая – снижается, влажные регионы становятся сухими и наоборот. И уже ни для кого не секрет, что Земля вступила в эпоху глобального потепления.

Трудно сказать, стало ли главной его причиной именно безоглядное потребление человечеством энергии, но перспектива ясна. При дальнейшем росте использования невозобновляемых источников энергии (при массовом использовании энергии ядерного синтеза это неизбежно), наша бедная планета разогреется до критической отметки, после чего начнутся глобальные и необратимые изменения климата. И потому необходимо рассмотреть проблему получения энергии в ином ракурсе. Скажем, изготовитель алюминия, потребляя электричество, почти не нагревает атмосферу - большая часть энергии тратится на химическое разделение металла и кислорода. Троллейбус всё электричество превращает в тепло, но суммарно тратит меньше энергии, чем автобус - потому что кпд гигантского агрегата на электростанции выше, чем у мотора автобуса. А синтез искусственного горючего из электричества ядерных электростанций в этом смысле не просто опасен, а смерти подобен.

Менее опасны, на первый взгляд, возобновляемые источники энергии. В первую очередь, все тот же солнечный свет. В самом деле, весь поглощённый свет, за исключением использованного в ходе фотосинтеза, превращается в тепло, и если использовать половину этой энергии для собственных нужд, общее количество тепла не изменится (иное дело, количество света, отраженного в космос, но это сейчас не главное). Но в том беда, что мы при этом вмешиваемся в потоки поглощения и выделения тепла в планетарном (как вы помните, речь идет об использовании проценты от всего солнечного потока) масштабе. А это опять-таки чревато изменением климата. Правда, без общего перегрева, но из-за чего в Сахаре начнутся дожди, а в Москве среднегодовая температура понизится на пару градусов, уже не особенно важно; в любом случае последствия управления потоками энергии больше 2-3% от солнечного потока трудно предсказуемы, а потому и опасны. Так что нам с вами, хотим мы того или нет, придётся умерить аппетиты. Сесть, так сказать, на карточки. А вот кто и как будет делить пайку, честно говоря, даже и подумать жутко. Как, например, Англия будет защищать свой климат, если арабы и африканцы покроют свои пустыни дешёвыми и высокоэффективными фотоэлементами, после чего на острове прекратятся дожди и начнется похолодание? Не знаем. Но подозреваем, что в не столь уж далеком будущем эту проблему придется решать не политикам, а людям в форме.

Универсальный продукт

Если уж говорить о подлинном конкуренте нефтепродуктам, так это, конечно же, газ. Тем паче, что его пока что много, на наш век уж точно хватит, а коль скоро так, то и стоимость его (в расчёте на энергетический эквивалент) на сегодняшний день более или менее приемлема. Кое-что в этом направлении уже делается. Скажем, пропан, который используется в зажигалках, вошел в употребление ещё десять лет тому назад. Но он содержится, в основном, в сопутствующем нефти газоконденсате и его запасы не так велики, как хотелось бы, а основная часть природного газа – куда более «трудный» метан. Использовать его в жидком виде, скажем так, не очень реально, поскольку хотя 0.9 кг метана, сгорая, выдают почти ту же энергию, что и литр бензина, но при нормальном давлении занимают объём около 55 литров. Меньше, конечно, чем водород, и намного, но всё ещё неприемлемо. Хотя, если постараться, можно поднять давление до 30 атмосфер, после чего объем «ужмется» до 2 литров. К сожалению, по сей день для метана еще не найдет сколько-нибудь удовлетворительный носитель. Его хранение и транспортировка, особенно если нет трубы, технически на порядок сложнее хранения и транспортировки нефти. К тому же, переход на газ подразумевает качественные изменения автотранспорта, с точки зрения как конструкции двигателя, так и элементарного дизайна. Да и организация сети газозаправочных станций дело совсем непростое. А потому едва ли за это возьмутся всерьез до тех пор, пока рост цен на нефть не стимулирует интерес.

Примерно то же можно сказать и о спирте, в оценке энерговозможностей которого столь трогательно едины Буш и Керри. Верьте, не верьте, но тот самый этанол, благодаря которому у нас есть водка, действительно мог бы работать почти так же, как бензин и соляр. Разве что чуть-чуть хуже – энергия на литр спирта немного меньше, чем у бензина, и хотя концентрированный спирт поглощает воду из воздуха, то есть портится как горючее, в Бразилии и США его уже вовсю рекламируют и используют. Пока что, правда, смешивая с привычными бензином и соляром. Так что производители спирта могут радоваться, а в скором будущем, надо полагать, на смену свекле и тростнику придут генетически изменённые фотосинтезирующие организмы со значительно повышенным выходом сахара. Да и генетикам никто не станет запрещать сконструировать микроорганизм, перерабатывающий сахар в бутанол.

В общем, есть простор для приложения сил. Иное дело, что и это топливо вряд ли окажется дешевле нефтепродуктов настолько, чтобы обрушить цены на нефть. Даже если самые радужные мечты сбудутся, для удовлетворения спроса необходимы значительные площади. Помните, «1 баррель нефти = 5 гектарам в день»? Так в этом случае пропорции примерно те же. К тому же площади надо возделывать, сырье перерабатывать, конечный продукт очищать. А учитывая, что эффективность процесса вряд ли превысит 30%, выходит, что придётся ежедневно собирать эквивалент одного барреля с 15 гектаров. В лучшем, случае такое топливо поставит верхнюю планку цены на нефть. Но планка эта не будет низкой. А добывать нефть, например в Саудовской Аравии, очень просто, себестоимость около 5 долларов за баррель, запасы же хоть и уменьшаются, но не очень быстро. И получается, что в любом случае шейхи, если они останутся собственниками нефти, ещё долго будут извлекать сверхприбыли, а исламская угроза не рассосётся сама собой.

Короче говоря, на прогресс надейся, а порох держи сухим.

Опубликовано в газете "Вести"