Будущее – сейчас! Пресс-служба ООО "Грундфос"
Существует известное выражение: «Если ты не занимаешься политикой, она займется тобой». То же самое можно сказать и об экологии: за последние десятилетия эта наука из академической дисциплины, изучающей взаимодействие биоценозов, превратилась в значимое в планетарном масштабе общественное движение. И вызвано это явление общей проблемой, угрожающей не только человечеству, но и Земле в целом. Речь идет о проблеме изменения климата, и ее негативные тенденции очевидны.
Каким образом воздействует человек на природу, реально ли уменьшить наносимый ей урон, и что необходимо для этого сделать? Есть много способов, чтобы уже сейчас добиться положительных сдвигов, например - путем сокращения выбросов СО2, метана, использования энергоэффективных технологий в повседневной жизни и на производстве.
Circulus vitiosus
То, что последние два века, с начала индустриальной революции, происходит стремительное увеличение концентрации СО2, метана и других газов в атмосфере, сомнений уже не вызывает. Как не вызывает принципиальных противоречий антропогенная причина этого явления и ее следствие - повышение температуры у земной поверхности.
Эффект, создаваемый эмиссией «парниковых» газов (углекислый газ, метан, оксиды серы и азота и др.), развивается по принципу цепной реакции. Выбросы, создавая непроницаемую для отраженной солнечной радиации оболочку в атмосфере, способствуют разогреву поверхности и вод Мирового океана. Вызванное этим таяние ледников на полюсах провоцирует дополнительный выброс в атмосферу большого количества метана, который сконцентрирован в этих районах. Уменьшение полярных шапок снижает их отражающую способность, в результате солнечное излучение еще сильнее нагревает воду. Порочный круг замыкается... Результатом этого теплового конвейера становится перераспределение осадков: в ряде регионов они экспоненциально усиливаются, а в других - столь же резко уменьшаются, приводя к засухам.
Разница во мнениях ученых касается лишь оценки перспектив. В докладах МГЭИК (международной группы экспертов по изменению климата) зафиксировано, что рост температуры приземного воздуха на всей планете будет продолжаться еще десятки и сотни лет. Например, потребуется примерно 30 лет, чтобы лишь треть выброшенного СО2 было выведено из атмосферы в результате естественных процессов; еще 30% может быть удалено за несколько столетий и, наконец, 20% останутся в ней на тысячи лет.
Нобелевский лауреат Раджендра Пачаури (председатель МГЭИК) предполагает, что проблему можно удержать под контролем, если приступить к фундаментальным реформам не позднее 2012 года. А представитель НАСА Джеймс Хэнсен считает, что для обеспечения такого контроля уже к 2030 году необходимо полностью прекратить выбросы парниковых газов.
Когда ведущие страны мира осознали всю серьезность ситуации, решено было объединить усилия по снижению выбросов парниковых газов. В результате появилась Рамочная конвенция ООН об изменениях климата, логическим следствием которой стал Киотский протокол (1997 г.). Документ предусматривал, что в период с 2008 по 2012 гг. общемировой объем эмиссии должен быть сокращен на 5,2% по сравнению с уровнем 1990 года. К 2005 году соглашение было ратифицировано необходимым большинством стран, и процесс снижения выбросов начался.
Но каким образом достигается сокращение эмиссии и возможно ли добиться значимого результата с сохранением уровня жизни развитых стран с одной стороны и устойчивым развитием государств «третьего мира» с другой? Для этого необходимо пояснить, какие источники выбросов парниковых газов наиболее опасны для климата Земли.
Закон сохранения энергии
По Рамочной конвенции, таких источников несколько. И первое место в рейтинге опасности занимает производство энергии, как электрической, так и тепловой. Наибольший вклад - 70% выбросов мировой энергетики - дает угольная отрасль. Потенциально, именно она наиболее перспективна в качестве объекта приложения сил для снижения выбросов. По данным Всемирного фонда дикой природы (WWF), свыше 60% угольных станций в мире имеют срок службы более 20 лет, их средний КПД не превышает 29%, а объем годовых выбросов CO2 составляет не менее 3,9 млрд. т. Если заменить эти устаревшие объекты на электростанции с КПД, равным 45%, объем выбросов CO2 снизится на 36%, т.е. на 1,4 млрд. т/год (или примерно на 60% всех нынешних выбросов парниковых газов в России). Надо заметить, что уже разработано достаточное количество методов модернизации таких объектов, с перспективой повышения КПД на 15-30% (в зависимости от исходных характеристик).
Однако стоит учитывать, что сжигание углеводородов - путь тупиковый, ведь, по разным оценкам, мировые запасы иссякнут уже в среднесрочной (50-100 лет) перспективе. Именно поэтому столь активно за последние годы начала развиваться альтернативная энергетика (например, в будущем десятилетии в Европе будет выделено 22 млрд. евро на исследования и развитие солнечных и ветровых ресурсов). Она способна не только решить проблемы энергообеспечения, но и позволит существенно снизить общую эмиссию парниковых газов.
Кроме того, такой подход может оказаться полезным и для наиболее бедных и страдающих от климатических изменений стран: например, субсахариальной Африки, где остро ощущается нехватка воды, и нет достаточных энергоисточников для ее добычи. Ведь ситуация с засухой и отсутствием альтернативных способов получения энергии создает глобальную угрозу и для всего мира. В 2006 году Всемирный банк опубликовал список государств-«неудачников», где может найти поддержку глобальный терроризм. Число "уязвимых" стран возросло с 17 до 26 за время, прошедшее от опубликования предыдущего отчета в 2003 году. Среди 14 новых регионов больше половины - страны Африки, в наибольшей мере пострадавшие из-за климатических изменений...
Очевидно, что именно в этих районах применение альтернативных источников энергии может стать дополнительной гарантией стабильности. Особенно с учетом того, что компактные и недорогие готовые решения уже существуют и работают. Например, компания GRUNDFOS (мировой лидер в производстве насосов) выпускает систему SQFlex Solar WaterPack. Это полностью готовая к установке станция, для функционирования которой достаточно нескольких солнечных панелей.
Подобная станция (GRUNDFOS SQFlex Wind) разработана и для ветровых энергоисточников, а также для комбинированных систем (GRUNDFOS SQFlex Combi), включающих в себя как солнечные батареи, так и ветряки. Как заметил председатель правления концерна Grundfos Нильс Ду Йенсен, «моя мечта - чтобы мы, с помощью новых технологий, смогли производить продукцию с простыми решениями для самого бедного населения, которая будет ему по карману. Мы должны участвовать в создании лучших условий жизни для миллионов людей».
Между прочим, такого рода решения способны стать основой альтернативного энергоснабжения и в России. Подсчитано, что при модульном (на крышах) размещении комбинированных солнечно-ветровых систем только в южных и юго-восточных регионах страны можно получить свыше 1 млн. кВт электроэнергии. Это даст возможность электрифицировать до полумиллиона сельских домов и многократно сократить выбросы СО2.
Промышленная эволюция
Следующей в рейтинге опасных для климата источников выбросов стоит промышленность. Это обширная категория, в которую входят не только энерго- и ресурсозатратные отрасли, вроде металлургии и нефтехимии, но и легкая, деревообрабатывающая и даже пищевая промышленности.
Однако самую большую долю в эмиссию парниковых газов в России и других активно развивающихся странах (Китай, Индия, Южная Корея и др.) вносят производство цемента, химическая и нефтехимическая промышленность, а также черная металлургия. Эти быстрорастущие отрасли дают свыше 50% выбросов. Так, в процессе производства цемента от 20 до 40% всех издержек составляют энергозатраты. Суммарный выброс СО2 в отрасли превышает 2 млрд. т СО2, или около 7% от всех выбросов СО2 мировой экономики (или 4,3% от всех антропогенных выбросов парниковых газов с учетом сведения лесов и потерь почвенного углерода). К сожалению, даже с учетом падения спроса на стройматериалы в условиях кризиса, кардинально сократить эту цифру не удается - технология производства такова, что усовершенствовать ее достаточно трудно. Значительные выбросы парниковых газов обеспечивают энергоемкие отрасли промышленности - химическая и нефтехимическая. Здесь резервы сокращения эмиссии лежат в совершенствовании технологических процессов и повышении энергоэффективности производства, в основном благодаря современному оборудованию с высоким КПД. «Только за счет установки современных насосов с частотной регулировкой, - комментирует Владислав Кукушкин, региональный представитель компании GRUNDFOS в Казани, - можно добиться значительного снижения энергопотребления. Например, после установки в технологической линии производства изопренового каучука на «Нижнекамскнефтехиме» насосов GRUNDFOS серии CR энергопотребление снизилось от 30% до 50% на разных участках». За счет уменьшения энергоемкости сократить выбросы СО2 в химии и нефтехимии можно минимум на 30%.
Среди наиболее «эмиссионных» секторов промышленного производства выделяется и черная металлургия, лидирующая в энергопотреблении. Возможности, например, России по снижению выбросов СО2 в черной металлургии оцениваются примерно в 30 млн. т диоксид углерода в год, или около 1,5% всех выбросов парниковых газов в нашей стране. Более половины данного потенциала (>15 млн. т СО2) связано с утилизацией доменного газа, включая и дополнительную выработку из него энергии. Модернизация доменного производства и повышение эффективности управления доменным процессом может дать снижение эмиссии порядка 6 млн. т СО2. Такой же эффект прогнозируется при переходе с мартеновского производства на кислородно-конверторные печи.
Автомобиль - не роскошь...
На сегодняшний день именно автотранспорт дает около 70% вредных газовых выбросов от общего их количества. В общем же, в России, например, на долю машин приходится около 42% выбросов загрязняющих веществ и свыше 10% - углекислого газа. При этом автомобили поглощают до 75% всего производимого моторного топлива, а оставшаяся часть почти поровну делится между авиацией и водным транспортом.
Безусловно, полностью отказаться от автотранспорта в наши дни нереально - слишком много сегментов экономики зависят от него. Однако сократить выбросы от машин вполне возможно. Например, Евросоюз последние годы развивает программу ALTER ("Альтернативное движение в городах"). Главная ее задача - разработать жесткие городские нормы содержания СО в выхлопных газах и побудить тем самым владельцев авто к выбору экономичных и экологичных средств передвижения. Сейчас в ALTER участвуют такие мегаполисы, как Афины, Барселона, Лиссабон, Стокгольм и др. В США, начиная с 2004 года, введена программа для автопроизводителей, в результате действия которой содержание вредных веществ в выхлопных газах должно быть снижено на 95%. И уже по всему миру не первый год проходят дни отказа от автомобиля, когда пальма первенства на улицах мегаполисов переходит к общественному транспорту, создающему меньший суммарный выброс углекислого газа.
Сегодня самым перспективным направлением является развитие альтернативных видов топлива, таких как сжиженный нефтяной газ, природный газ, этанол, метанол и метан. Они обладают большей энергией вспышки, чем обычное топливо, и меньше загрязняют воздух (если говорить о природном газе, то выход СО2 при его использовании в 3-4 раза меньше, чем у бензина). Кроме того, последняя тройка веществ производится из возобновляемых ресурсов - дров, органических отбросов, растений, что помогает уменьшить расход ископаемых углеводородов на топливо. Сегодня, например, в Бразилии создана промышленная система, использующая 20-процентную смесь этанола с нефтяным бензином, которая не требует реконструкции двигателей на обычных машинах. Произошло это благодаря правительственной программе, главной целью которой является на 40% обеспечить страну собственным топливом.
Квартирный вопрос
Среди виновников глобального потепления не только промышленные гиганты и автомобили. Ответственность лежит и на большинстве горожан, которые пользуются благами цивилизации - отоплением, светом, канализацией.
По данным Всемирного фонда дикой природы (WWF), до 40% всей производимой только в ЕЭС энергии уходит на нужды городской инфраструктуры. В России эта доля намного больше - причина кроется в том, что большинство зданий не отвечает требованиям энергоэффективности. А ведь с помощью применения современных мер теплозащиты и модернизации коммунального хозяйства выбросы СО2 в атмосферу могут быть сокращены не менее чем на 20%!
Экономия на снижении выработки энергии и тепла в пять раз больше, чем собственно сокращение его конечного потребления. Это значит, что, с учетом затрат на добычу, доставку и подготовку топлива (в частности угля), а также доставку и потери при транспортировке, каждый киловатт, сэкономленный на уровне одной квартиры, сэкономит еще 5 - в энергетике. То есть, идя по пути модернизации коммунального хозяйства, возможно высвободить для других нужд огромное количество столь дефицитной сегодня в России энергии.
«В мире есть царь...»
«...Этот царь беспощаден, голод названье ему». Действительно, проблемы, связанные с сохранением энергии, жителям той же Эритреи могут показаться отвлеченными, в сравнении с многолетним недостатком еды и пресной воды. Казалось бы, решение этого вопроса лежит на поверхности: увеличим посевные площади, построим фермы и накормим голодающих - это по силам «золотому миллиарду», неслучайно так много программ помощи предлагается сегодня различными фондами. Однако не все так просто.
Согласно докладу Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) за 2006 год, живущие на планете около 1,5 млрд коров прямо или косвенно ответственны за выделение 18% всех парниковых газов в мире. Это превышает показатели всех видов транспорта вместе взятых. Коровьи газы и навоз ответственны более чем за треть попадающего в атмосферу другого парникового газа - метана - который нагревает Землю в двадцать раз быстрее, чем диоксид углерода. В общей сложности, поголовье производит более 100 вредных газов. Наконец, в процессе ухода за скотом образуются вредные отходы, которые оказывают негативное воздействие на окружающую среду. Например, из-за их попадания в моря и океаны серьезный ущерб наносится коралловым рифам.
Также ФАО сообщает, что на долю нынешнего производства мяса приходится от 14 до 22% ежегодной эмиссии, рассчитанной по «СО2-эквиваленту». То есть при изготовлении стандартного 225-граммового гамбургера в атмосферу поступит столько же углекислого газа, как при поездке на джипе на расстояние около 16 км. По прогнозу ФАО, в дальнейшем положение может ухудшиться: поскольку спрос на мясо в мире растет, в следующие десятилетия люди станут разводить больше коров. В результате ущерб экологии, наносимый стадами этих животных, может увеличиться в два раза уже к 2050 году.
Если дальше развивать тему, то и выращивание скота требует также большого количества корма на единицу живого веса. По оценкам, сделанным в 2003 году исследователями Лукасом Рейндерсом (Lucas Reijnders) из Амстердамского университета и Сэмом Соретом (Sam Soret) из Университета Лома Линда, для получения 450 г животного белка в виде говядины требуется более 4,5 кг растительного белка - не говоря уже о дополнительных выбросах парниковых газов, связанных с выращиванием кормового зерна. Ведь растениеводство также сопряжено с достаточно высоким уровнем выбросов, поскольку предполагает скрытые природоохранные издержки: использование техники и горючего для возделывания, выделение метана растениями, энергозатраты на транспортировку и хранение. Например, как было отмечено в докладе исследовательской группы Дэниела Моргана (Daniel J. Morgan) и его коллег из Вашингтонского университета, при выращивании в Перу всего лишь полуфунта (225 г) спаржи в атмосферу планеты выбрасываются парниковые газы в объеме эквивалента 34 г CO2. Они - результат применения инсектицидов и удобрений, оборудования для полива, а также использования малоэкономичной сельхозтехники. Охлаждение и доставка этого количества спаржи в соседние страны увеличивает показатель на 56,6 г, доводя итоговый CO2-эквивалент до 90,6 г.
Таким образом, экстенсивно наращивая производство пищи, человечество способствует ускорению негативных климатических процессов и сопутствующих им катастрофических явлений - ураганов и засух. А значит, еще сильнее обостряется положение в странах третьего мира, от этих явлений более всего страдающих. Условно говоря, выбросы от многотысячных коровьих стад в Южной Америке усугубляют голод в субсахариальной Африке. И это еще один порочный круг глобального потепления.
Есть ли из него выход? Поскольку уменьшить производство пищи невозможно, стоит обратить внимание на современные способы агротехники, животноводства и ликвидации отходов. Экономист-эколог из Университета Восточной Англии Сьюзан Субак (Susan Subak) рассчитала, что производство 450 г говядины на специальной площадке - система "интенсивного откорма скота по замкнутому циклу" (CAFO) - дает в 3-5 раз меньше выбросов в сравнении со стандартным способом.
С другой стороны, системы улавливания метана позволяют использовать отходы жизнедеятельности коров для выработки электроэнергии. Пока, из-за высокой стоимости подобных систем, они не нашли широкого применения, но быстрое развитие технологий дает надежду на решение этой проблемы.
В 1944 году Ф.Д. Рузвельт сказал: «Сегодня мы стоим перед тем исключительно важным фактом, что для спасения цивилизации мы должны... развивать способность всех людей жить вместе и работать на одной и той же планете в условиях мира». И хотя война давно закончилась, человечество оказалось перед экологической угрозой, серьезнее которой до сих пор не встречало.
То, что люди из разных стран и придерживающиеся различных убеждений способны действовать сплоченно и ответственно, показало первое Киотское соглашение. Срок его подходит к концу, но не вызывает сомнений, что продолжение усилий необходимо. И есть надежда, что новое, посткиотское соглашение, которое, как планируется, будет принято в декабре этого года на конференции в столице Дании Копенгагене, даст старт решающему витку этой благородной борьбы.
Источник: Журнал «Рынок Электротехники»