На примере все того же накопительного водонагревателя давайте проследим, что происходит, когда энергия для бойлера производится на тепловой электростанции. При сжигании топлива на ТЭС только 35-40% энергии топлива переходит в электрическую (60-65% рассеивается в окружающей гидросфере или атмосфере), затем часть (допустим, 10% от электрической энергии) теряется при транспортировке и в итоге... остаток, дошедший до потребителя, просто нагревает воду в емкости или просто восполняет тепловые потери в бойлере. То же справедливо для электрических масляных обогревателей, электрических котлов, электрических чайников. Снизить потребление энергии, вместе с ним топлива (примерно в три раза!) и вместе с ним выбросы углекислого газа (также примерно в три раза) можно было бы, если электрический нагрев заменить непосредственным сжиганием топлива, например природного газа, то есть использовать котлы для отопления и горячей воды на природном газе, а для приготовления пищи и чая/кофе использовать газовые плиты взамен электрических.
Вы можете возразить, мол, в современных высотных домах газовые плиты не устанавливаются вовсе, а у современных электрических индукционных плит высокий КПД, примерно 90% против 60-70% у морально устаревших чугунных плит с термоэлектрическими нагревательными элементами (ТЭНами). А у газовых плит КПД до 60% (при использовании современной посуды с двойными стенками). Но не забывайте о том, чтобы подать электроэнергию на Вашу индукционную печь, ее нужно выработать с КПД, если повезет, 40% и дотранспортировать с КПД 90%. Итого общий КПД индукционной печи, если электроэнергия выработана из газа, составит 0,4*0,9*0,9 = 0,32 или 32%, в то время как у старой «бабушкиной» газовой плиты КПД до 60%. Проблема же безопасности использования природного газа в быту легко решается использованием газовых плит с газ-контролем (автоматически перекрывает газ при затухании пламени).
Что касается высотных домов, то, вероятно, скоро нам будет нужно пересмотреть целесообразность строительства высотных домов вообще и жилых высотных домов в частности. Так, например, недавно была подана петиция о запрете строительства высотных домов в Москве (Источник №1). А ведь действительно архитекторы перекладывают проблемы жизнеобеспечения зданий на энергетиков и экологов. Кроме исключения газовых плит из использования, высотные дома требуют исправной работы лифтов, принудительной вентиляции, дополнительного насосного парка и более сложной системы холодного и горячего водоснабжения (в небоскребах сооружается целая цепь резервуаров наподобие водонапорных башен — смотри Источник №2), а это дополнительные затраты энергии, дополнительное загрязнение экологии. На свалку истории оказались выброшены системы отопления с гравитационной циркуляцией и практика оставлять окно между кухней и сан.узлом, благодаря которому естественный солнечный свет в дневное время попадал в сан.узел... Может, действительно, пора спуститься на землю и строить дома пятиэтажные?
3. Пора что-то решать. К настоящему моменту можно сделать вывод о том, что новых революционных технологий производства энергии из возобновляемых источников в ближайшем будущем ждать не приходится. Хотя и ожидается некоторое снижение себестоимости производимой электроэнергии при более массовом производстве таких электростанций, но в целом основные технические характеристики известных типов электростанций близки к максимально возможным. Так, примерная стоимость электрической энергии от солнечных электростанций составляет 8,4 Условного мешка за МВт·ч (±75%), от ветряных электростанций 5,4 УМ за МВт·ч (±50%), от тепловых электростанций 3,5 УМ/МВт·ч (±40%), от гидроэлектростанций 1,6 УМ/Мвт·ч (±30%), от атомных электростанций (для потребителя) от 1 УМ/МВт·ч. С этим мы и наши дети вынуждены будем жить в ближайшей перспективе.
Совершенно ясно, что нужно тепловые электростанции заменять на электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии. Но когда и насколько — вопрос остается открытым. Самый главный практический вопрос — к каким показателям нужно стремиться? Ведь в настоящее время озвучивается только то, что нужно осваивать ВИЭ, но без оглашения конкретной задачи и конкретной цели ситуация с места не сдвигается.
В некоторых странах могут хвастаться изобилием возобновляемых источников энергии: сильным ветром, высоким солнечным излучением, доступностью гидроэнергии, низким энергопотреблением — и оценивают другие государства по себе, поэтому те или иные источники возобновляемой энергии идеализируются в том или ином виде. Где-то видят смысл в развитии только ГЭС (как, например, в Норвегии), где-то только ветряных электростанций (например, в Дании). Другие страны, например, Россия, не имеет большого количества возобновляемых источников энергии, пригодных для экономически рационального освоения, и в то же время имеет большую потребность в энергии в силу природных факторов. Все это проявляется в значительных перегибах: где-то возобновляемая энергетика вообще не используется, а где-то она используется нерационально. И вообще, нужно ли сокращать выбросы углекислого газа на нашей планете?
Баланс углерода на Земле выглядит примерно так:
‒ Ежегодно наземное микробное дыхание выделяет +60 млрд тонн углерода в атмосферу, растительное дыхание выделяет +60 млрд тонн углерода в атмосферу, антропогенные выбросы добавляют почти +9 млрд тонн углерода (в том числе из-за сжигания нефтепродуктов 3,5; угля 2,9; природного газа 1,5; производства цемента 0,5 млрд тонн в год), итого +129 млрд тонн в год;
‒ Ежегодное наземное поглощение наземной биосферой за счет поглощения и фотосинтеза в доиндустриальный период составляло -120 млрд тонн в год, в настоящее время из-за повышения концентрации углекислого газа в воздухе и увеличения роста растительности - 123 млрд тонн углерода в год.
Следовательно, ранее выделение и поглощение наземной биосферой углерода находилось в равновесии (+60+60, - 120), в настоящее же время поступление увеличилось на +9, поглощение увеличилось на -3, остаток составляет +6 млрд тонн, он насыщает атмосферу и мировой океан.
Баланс углерода в мировом океане выглядит примерно так:
‒ Ежегодное дыхание и разложение в мировом океане составляет выделяет около +90 млрд тонн углерода.
‒ Ежегодное поглощение мирового океана за счет фотопланктона и фотосинтеза ранее составлявшее -90, увеличилось до -92 млрд тонн из-за увеличения концентрации углекислого газа в воздухе из-за антропогенных выбросов.
Следовательно, ранее выделение и поглощение океаном углерода находилось в равновесии (+90, - 90), в настоящее же время поглощение из атмосферы увеличилось на -2 млрд тонн в год. (Источник №3)
То есть при +9 млрд тонн углерода, выделяемого в атмосферу за счет антропогенных факторов, только -5 млрд тонн, то есть половина, усваивается биосферой и океанами (-3,-2), остальной углерод остается в воздухе и приводит к парниковому эффекту. Но это не главное.
Главное в другом. Замечено, что обширные лесные пожары могут высвобождать ежегодно до 1, 2, 3, 4 млрд тонн углерода! Это вполне сравнимо с третью и даже половиной всех антропогенных выбросов... Почему так происходит? Это происходит потому, что на земле и в океане накоплены колоссальные запасы углерода. Например, в растительной биомассе содержится 550 млрд тонн углерода, и, конечно, если происходят обширные пожары на площади в миллионы гектаров, то в атмосферу может быть высвобождено колоссальное количество углерода, сравнимое со всем сжигаемым топливом человеком за год. В атмосфере содержится примерно 720 млрд тонн углерода, а в океане, крупнейшем хранилище углерода — аж 38400 млрд тонн!