НЕТРАДИЦИО́ННАЯ ЭНЕРГЕ́ТИКА

НЕТРАДИЦИО́ННАЯ ЭНЕРГЕ́ТИКА (аль­тер­на­тив­ная энер­ге­ти­ка), сек­тор энер­ге­ти­ки, вклю­чаю­щий раз­ра­бот­ку и ис­поль­зо­ва­ние для по­лу­че­ния энер­гии пер­спек­тив­ных ус­та­но­вок, тех­но­ло­гий и топ­лив, ко­то­рые по эко­но­мич. и тех­нич. при­чи­нам ме­нее рас­про­стра­не­ны, чем тра­ди­ци­он­ные. Не­об­хо­ди­мость раз­ви­тия Н. э. обу­слов­ле­на: ог­ра­ни­че­ни­ем до­бы­чи при­род­ных го­рю­чих ис­ко­пае­мых (из-за ис­то­ще­ния их за­па­сов); уже­сто­че­ни­ем эко­ло­гич. тре­бо­ва­ний к их ис­поль­зо­ва­нию; по­яв­ле­ни­ем но­вых вы­со­ко­эф­фек­тив­ных энер­ге­тич. тех­но­ло­гий; воз­ник­но­ве­ни­ем но­вых за­дач энер­го­по­треб­ле­ния и др. К Н. э. от­но­сят­ся во­зоб­нов­ляе­мые ис­точ­ни­ки энер­гии: тех­но­ло­гии по­лу­че­ния био­то­п­ли­ва (см., напр., Био­газ); тех­но­ло­гии пре­об­ра­зо­ва­ния энер­гии сол­неч­ной ра­диа­ции (см. Ге­лио­тех­ни­ка, Ге­лио­уста­нов­ка, Ге­лио­элек­три­че­ская стан­ция), внут­рен­не­го те­п­ла Зем­ли (см. Гео­тер­маль­ная элек­тро­стан­ция), энер­гии вет­ра (см. Вет­ро­энер­ге­ти­ка, Вет­ро­элек­три­че­ская стан­ция), энер­гии при­ли­вов (см. При­лив­ная элек­тро­стан­ция); ми­ни-ГЭС и мик­ро­ГЭС (см. Гид­ро­элек­три­че­ская стан­ция), а так­же не­тра­ди­ци­он­ные тех­но­ло­гии ис­поль­зо­ва­ния тра­диц. не­во­зоб­нов­ляе­мых ис­точ­ников энер­гии (то­п­лив); про­из-во син­те­ти­че­ско­го жид­ко­го то­п­ли­ва (СЖТ); во­до­уголь­ное то­п­ли­во (ВУТ); тех­но­ло­гии по пе­ре­ра­бот­ке вто­рич­ных твёр­дых бы­то­вых от­хо­дов (ТБО), в т. ч. пром., сель­ско­хо­зяйст­вен­ных; но­вые энер­ге­тич. ус­та­нов­ки или пре­об­ра­зо­ва­те­ли (в т. ч. с пря­мым пре­об­ра­зо­ва­ни­ем) раз­ных ви­дов энер­гии в элек­три­че­скую и те­п­ло­вую; управ­ляе­мый тер­мо­ядер­ный син­тез и др.

Од­но из наи­бо­лее пер­спек­тив­ных на­прав­ле­ний Н. э. – ис­поль­зо­ва­ние во­зо­б­нов­ля­емых ис­точ­ни­ков энер­гии. Их до­ля в ми­ро­вом про­из-ве элек­тро­энер­гии в 2011 пре­вы­си­ла 4,5%, об­щая мощ­ность со­ста­ви­ла бо­лее 280 ГВт (бо­лее 6% от сум­мар­ной мощ­но­сти всех энер­го­ус­та­но­вок). Во мно­гих стра­нах к 2020 до­лю во­зоб­нов­ляе­мых ис­точ­ни­ков энер­гии в энер­го­ба­лан­сах пред­по­ла­га­ет­ся до­ве­сти до 20% и бо­лее. В Рос­сии ус­та­нов­лен­ную мощ­ность пла­ни­ру­ет­ся уве­ли­чить с 2,2 ГВт в 2010 до 22 ГВт в 2020.

По про­гноз­ным оцен­кам, рост про­из-ва элек­тро­энер­гии в ми­ре до 2035 бу­дет обес­пе­чен пре­ж­де все­го за счёт уг­ля (не­во­зоб­нов­ляе­мый ис­точ­ник энер­гии), до­ля ко­то­ро­го в ми­ро­вой элек­тро­энер­ге­ти­ке со­став­ля­ет 41% (га­за – 20%). Напр., в Ки­тае (за­ни­ма­ет 1-е ме­сто в ми­ре по до­бы­че уг­ля) до­ля уг­ля в элек­тро­энер­ге­ти­ке пре­вы­ша­ет 70% (2012), в США (2-е ме­сто в ми­ре по до­бы­че уг­ля) ро­сту по­треб­ле­ния уг­ля в элек­тро­энер­ге­ти­ке спо­соб­ству­ют совр. спо­со­бы его очи­ст­ки и пе­ре­ра­бот­ки, умень­шаю­щие вред­ное воз­дейст­вие на сре­ду. В Рос­сии си­туа­ция об­рат­ная (до­ля га­за в об­щей вы­ра­бот­ке элек­три­чест­ва со­став­ля­ет в ср. 45%, в теп­ло­энер­ге­ти­ке – 70%), в свя­зи с чем при­ня­та стра­те­гия ус­ко­рен­но­го рос­та по­треб­ле­ния уг­ля в про­из-ве энер­гии. Со­кра­ще­ние до­бы­чи уг­ля в стра­нах ЕС выз­ва­но преж­де все­го со­кра­ще­ни­ем его по­треб­ле­ния на ТЭС; при­ори­те­та­ми яв­ля­ют­ся энер­го­сбе­ре­же­ние и пе­ре­ход от тра­диц. энер­го­но­си­те­лей к во­зоб­нов­ляе­мым ис­точ­ни­кам энер­гии, а так­же раз­ра­бот­ка но­вых тех­но­ло­гий пе­ре­ра­бот­ки уг­ля, соз­да­ние ус­ло­вий для быст­ро­го во­зоб­нов­ле­ния до­бы­чи в слу­чае чрез­вы­чай­ных си­туа­ций. Ин­те­рес к не­тра­ди­ци­он­ным ме­то­дам пе­ре­ра­бот­ки уг­ля обу­слов­лен его ог­ром­ны­ми при­род­ны­ми за­па­са­ми, а так­же эф­фек­тив­но­стью и эко­ло­гич. чис­то­той тех­но­ло­гий. К ним от­но­сят­ся ме­то­ды глу­бо­кой пе­ре­ра­бот­ки уг­ля, ос­но­ван­ные гл. обр. на пи­ро­ли­зе и га­зи­фи­ка­ции твёр­дых то­п­лив в го­рю­чие, т. н. ге­не­ра­тор­ные, га­зы. В 2010 сум­мар­ная те­п­ло­вая мощ­ность всех ви­дов га­зо­ге­не­ра­то­ров со­ста­ви­ла ок. 58 ГВт, а их об­щее ко­ли­че­ст­во – 420 еди­ниц. Напр., в Ки­тае (2010) дей­ст­ву­ет бо­лее 10 стан­ций под­зем­ной га­зи­фи­ка­ции уг­ля, вы­ра­ба­ты­ваю­щих 150–240 тыс. м³ га­за в су­тки.

Про­из-во СЖТ пре­ду­смат­ри­ва­ет пря­мое ожи­же­ние уг­ля, напр. пу­тём гид­ри­ро­ва­ния (гид­ро­ге­ни­за­ции), ли­бо при­ме­не­ние па­ро­ки­сло­род­ной га­зи­фи­ка­ции уг­ля. Осо­бен­но­стью ВУТ яв­ля­ет­ся воз­мож­ность транс­пор­ти­ро­вать его по тру­бо­про­во­ду, тан­ке­ра­ми, цис­тер­на­ми. Напр., в США функ­цио­ни­ру­ет тру­бо­про­вод «Блэк Ме­са» («Black Mesa») дли­ной 439 км с про­пу­скной спо­соб­но­стью 4,6 млн. т/год. В Ки­тае про­из-во ВУТ (2010) дос­тиг­ло 15 млн. т/год. Мик­ро­уголь, по­лу­чае­мый за счёт уто­не­ния по­мо­ла до 20–50 мкм, мо­жет за­ме­щать газ и ма­зут (напр., осуще­ст­в­лять без­ма­зут­ный роз­жиг), его мож­но ис­поль­зо­вать для про­цес­сов га­зи­фи­ка­ции, а при раз­ме­ре час­тиц до 15 мкм воз­мож­но их не­по­сред­ст­вен­ное сжи­га­ние в га­зо­тур­бин­ных ус­та­нов­ках (ГТУ; си­ло­вая ус­та­нов­ка, со­стоя­щая из га­зо­вой тур­би­ны и ме­ха­низ­мов) с су­ще­ст­вен­ным уве­ли­че­ни­ем кпд. Ка­та­ли­тич. тех­но­ло­гии да­ют воз­мож­ность сжи­гать или пе­ре­ра­ба­ты­вать уголь и др. то­п­ли­ва (напр., био­мас­су) при по­ни­жен­ных темп-рах. Раз­ра­бо­та­ны и при­ме­ня­ют­ся в Н. э. ка­та­ли­тич. ге­не­ра­то­ры те­п­ла не­боль­шой мощ­но­сти, в ко­то­рых га­зо­об­раз­ные, жид­кие и твёр­дые то­п­ли­ва сжи­га­ют­ся в ки­пя­щем слое ка­та­ли­за­то­ра в диа­па­зо­нах тем­пе­ра­тур 500–700 °C. Пред­ло­же­ны де­шё­вые ка­та­ли­за­то­ры на ос­но­ве шла­ков.

При­ори­тет­ным на­прав­ле­ни­ем Н. э. яв­ля­ет­ся соз­да­ние па­ро­га­зо­тур­бин­ных ус­та­но­вок (па­ро­га­зо­вых ус­та­но­вок, ПГУ) с внут­ри­цик­ло­вой га­зифи­ка­ци­ей уг­ля, в ко­то­рых осу­ще­ст­в­ля­ет­ся би­нар­ный цикл – го­рю­чий газ, про­из­во­ди­мый в га­зо­ге­не­ра­то­ре, сжи­га­ет­ся в ГТУ, а про­дук­ты сго­ра­ния по­да­ют­ся в ко­тёл-ути­ли­за­тор с па­ро­вой тур­би­ной.

В ка­че­ст­ве аль­тер­на­ти­вы умень­шаю­щим­ся за­па­сам ор­га­нич. то­п­ли­ва про­раба­ты­ва­ют­ся ва­ри­ан­ты ис­поль­зо­ва­ния ог­ром­ных за­ле­жей га­зо­вых гид­ра­тов (см. Га­зо­гид­рат­ная за­лежь) и го­рю­чих слан­цев.

Раз­ви­тие тех­но­ло­гий по пе­ре­ра­бот­ке вто­рич­ных ТБО свя­за­но пре­ж­де все­го с эко­ло­гич. про­бле­ма­ми. Во всех стра­нах ми­ра не­ук­лон­но воз­рас­та­ет их ко­ли­че­ст­во (от 200 до 820 кг/год на ду­шу на­се­ле­ния). ТБО име­ют те­п­ло­ту сго­ра­ния 4200–7500 кДж/кг, и од­на из осн. ми­ро­вых тен­ден­ций раз­ви­тия Н. э. фор­му­ли­ру­ет­ся как Waste-to-Energy (по­лу­че­ние энер­гии из от­хо­дов); напр., в Да­нии (2010) 10% по­треб­но­сти в те­п­ло­вой энер­гии по­кры­ва­ют­ся за счёт ути­ли­за­ции от­хо­дов. Ути­ли­за­ция сброс­но­го те­п­ла (те­п­ло пром. и бы­то­вых сто­ков, вен­ти­ля­ции), как и ТБО, по­зво­ля­ет ре­шать не толь­ко эко­ло­гич. про­бле­мы, но и вно­сит зна­чит. вклад в энер­го­ре­сур­со­сбе­ре­же­ние.

В Н. э. ис­поль­зу­ют­ся схе­мы энер­ге­тич. ус­та­но­вок или пре­об­ра­зо­ва­те­лей (в т. ч. с пря­мым пре­об­ра­зо­ва­ни­ем) раз­ных ви­дов энер­гии в элек­тро­энер­гию и те­п­ло­ту: то­п­лив­ные эле­мен­ты (см. в ст. Хи­ми­че­ские ис­точ­ни­ки то­ка), маг­ни­то­гид­ро­ди­на­ми­че­ские ге­не­ра­то­ры (МГД-ге­не­ра­то­ры), тер­мо­элек­три­че­ские и тер­мо­эмис­си­он­ные пре­об­ра­зо­ва­те­ли энер­гии, те­п­ло­вые на­со­сы, Стир­лин­га дви­га­те­ли.

Во­до­род­ная энер­ге­ти­ка и алю­мо­во­до­род­ная энер­ге­ти­ка ос­но­ва­ны на ис­поль­зо­ва­нии со­от­вет­ст­вен­но во­до­ро­да и алю­ми­ния в ка­че­ст­ве энер­го­но­си­те­ля. Во­до­род и алю­ми­ний яв­ля­ют­ся наи­бо­лее энер­го­со­дер­жа­щи­ми эле­мен­та­ми и вхо­дят в чис­ло са­мых рас­про­стра­нён­ных эле­мен­тов, но в свя­зан­ном со­стоя­нии. По­это­му они от­но­сят­ся не к ис­точ­ни­кам энер­гии, а к про­ме­жу­точ­ным энер­го­но­си­те­лям, ко­то­рые весь­ма пер­спек­тив­ны для ре­ше­ния за­дач энер­го­снаб­же­ния.

Эко­ло­гич. про­бле­мы энер­ге­ти­ки, и в ча­ст­но­сти за­да­ча со­кра­ще­ния вы­бро­сов пар­ни­ко­вых га­зов в ат­мо­сфе­ру, за­фик­си­ро­ва­ны Ки­от­ским про­то­ко­лом 1997, ко­то­рый пре­ду­смат­ри­ва­ет на на­чаль­ном эта­пе сни­же­ние вы­бро­сов СО₂ пу­тём по­вы­ше­ния эф­фек­тив­но­сти ТЭС и т. о. умень­ше­ния по­треб­ле­ния уг­ле­род­со­дер­жа­щих то­п­лив.