Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


Экологические, социальные и экономические проблемы

Развитие мировой энергетики с нарастающими, согласно прогнозам, темпами создает вполне определенную опасность для биосферы Земли. Загрязнение атмосферы продуктами сгорания органических топлив и гидросферы сбросами предприятий топливно-энергетического комплекса, затопление и засорение больших территорий в связи с созданием водохранилищ для гидроэлектростанций, захоронение радиоактивных отходов атомных электростанций и, наконец, тепловое загрязнение биосферы всеми тепловыми энергостанциями, включая будущие термоядерные, — вот те основные факторы, которые могут привести к опасному нарушению экологического равновесия на нашей планете при дальнейшем развитии энергетики. Поэтому будущее энергетики сегодня может рассматриваться только с учетом ее взаимодействия с окружающей средой в самом широком смысле этого слова.

Создание крупных СКЭС для энергоснабжения Земли на завершающих этапах индустриализации космического пространства одной из главных целей будет иметь разгрузку биосферы от опасных для нее последствий развития земной энергетики. Здесь хотелось бы еще раз подчеркнуть, что это явится, вероятно, существенно более значимой причиной частичного выноса производства энергии в космос, нежели нехватка энергетических ресурсов на Земле. Но тогда, естественно, со всей остротой встает вопрос об экологических аспектах строительства и эксплуатации самих СКЭС, ибо только , в том случае, если положительный экологически эффект их развития будет значительно превышать отрицательный, станет целесообразным создание таких энергостанций. Вот почему в программах исследований и разработок концепции СКЭС важное место отводится изучению экологических проблем.

При создании и эксплуатации СКЭС на окружающую среду и здоровье людей могут оказывать воздействие три группы факторов, связанных со строительством СКЭС, включая производство необходимых материалов и деталей на Земле и все технологические работы в космосе, транспортировкой грузов на рабочую орбиту и передачей СВЧ-излучения от СКЭС на Землю.

При этом отдельно рассматривают влияние всех факторов на процессы, происходящие на Земле и в нижней части атмосферы (тропосфере), в верхних слоях атмосферы, в ионосфере и магнитосфере.

Исследования экологических проблем СКЭС, проводившиеся в течение нескольких лет различными организациями США по заданию Министерства энергетики и НАСА [67], показали, что создание станций повлечет за собой ограниченное воздействие на окружающую среду и здоровье людей, последствия которого могут быть сведены к минимуму принятием необходимых мер. В то же время некоторые процессы нуждаются в дополнительном детальном изучении. К их числу относятся:

— длительное воздействие СВЧ-излучения низкой плотности на биосферу;
— действие космической радиации на здоровье людей, производящих строительно-монтажные работы в открытом космосе;
— воздействие продуктов сгорания ракетных топлив и мощного СВЧ-излучения на верхние слои атмосферы;
— влияние нагрева и других возмущений ионосферы, условленных действием, продуктов сгорания двигателей d СВЧ-излучения, на прохождение радиосигналов;
— помехи, которые может создавать мощное СВЧ- излучение СКЭС наземным и космическим радиотехническим системам решение многих экологических проблем, связанных со строительством и транспортным обеспечением СКЭС, упростится при использовании для создания станций материалов внеземного происхождения и новых типов двигательных систем, получающих энергию от СКЭС, а массу (рабочее тело) — из окружающей среды. Предполагается также, что передача энергии в оптическом диапазоне длин волн (с помощью лазеров) будет менее опасной с экологической точки зрения, однако здесь возникнут другие проблемы, связанные с прохождением лазерного излучения через нижние слои атмосферы.

Экологические проблемы очень тесно переплетаются с социально-политическими аспектами концепции СКЭС. При достижении требуемой экологической «чистоты» СКЭС вынос части энергопроизводящих систем за пределы земной атмосферы несомненно благоприятно отразится на условиях жизни людей на Земле. СКЭС позволят не только уменьшить нагрузку на биосферу, но будут способствовать более рациональному и оперативному распределению энергии, дальнейшему освоеаию космоса как сферы мйогостороннеи деятельности людей и т. д. Одновременно, однако, создание СКЭС будет связано с необходимостью решения ряда новых проблем социального политического и правового характера.

Так, в частности, для строительства СКЭС, обеспечивающих получение на Земле электрической мощносги 5—10 ГВт, потребуется огромное количество различных материалов и энергии. Хотя некоторые материалы не особенно дефицитны, как, например, алюминий, по оценкам зарубежных специалистов, для создания одной СКЭС мощностью 10 ГВт нужно свыше 1 млн. т алюминия, включая расходы на строительство ТКС и всех вспомогательных систем. Это составляет около 13 % ресурсов США и порядка 0.08 % мировых запасов алюминия. Исключительно велик и расход кремния, необходимый для такой СКЭС с фотоэлектрической системой преобразования, — 50—100 тыс. т исходного материала (при условии, что вес кремния в самих ФЭП будет составлять 15—30 тыс. т). Еще более остро будет стоять вопрос и добыче галлия для производства ГФП.

Таким образом, предполагают, что создание СКЭС может оказать существенное влияние на использование и распределение минеральных ресурсов США, поставить их в зависимость от импорта сырьевых материалов. Кроме того, большие затраты энергии для создания СКЭС (около 300 млрд. кВт-ч для станции мощностью 10 ГВт) могут привести к ее нехватке для развития других областей экономики государства. Для переработки исходных материалов в элементы СКЭС и обслуживающих систем потребуется создание новых отраслей промышленности, в частности для массового производства солнечных элементов, ракетных топлив и т. п., судьба которых после введения в действие сети СКЭС может оказаться неопределенной [108].

Вызывает опасения необходимость отчуждения больших площадей для размещения новых космодромов и приемных ректенн, особенно в странах с большой плотностью населения.

Сильный шум, сопровождающий частые запуски сверх-тяжелых носителей, может создать неудобства для жителей близлежащих населенных пунктов.

Очень острыми могут оказаться вопросы, связанные c помехами, которые будет создавать СКЭС работе систем

Спутниковой связи, наземному радио- и телевещанию, оптическим и радиоастрономическим наблюдениям.

Размещение большого количества СКЭС на ГСО может прийти в противоречие с существующими международными соглашениями об использовании геостационарной орбиты либо потребует выработки нового космического законодательства.

Наконец, очевидно, что при современном стремлении империалистических государств к милитаризации космоса создание СКЭС возможно только под строгим международным контролем, гарантирующим невозможность использования станций в военных целях.

В связи с этим следует особо подчеркнуть, что практически все социально-политические проблемы создания СКЭС могут быть успешно решены лишь на основе международного сотрудничества в области использования космического пространства, к которому призывает наше государство.

Целесообразность использования СКЭС для энергоснабжения земных потребителей при условии успешного решения экологических и социально-политических проблем их создания будет в конечном итоге определяться стоимостью производства единицы установленной мощности на Земле и ее соизмеримостью со стоимостью производства энергии альтернативными источниками.

Оценки стоимости СКЭС проводятся с использованием сложных математических моделей и методов и основываются на технико-экономическом анализе конкретных проектов и научном прогнозировании развития технологии производства элементов станций и систем, необходимых для их создания. И тем не менее они характеризуются наибольшей неопределенностью из всеу оценок концепции СКЭС. Диаграмма на рис. 5.5 [115] характеризует различие оптимистичных (слева) и пессимистичных (справа) оценок полной и удельной стоимостей типичной фотоэлектрической СКЭС мощностью 10 ГВт (на Земле). Здесь же показано, как распределяются затраты по статьям.

Для базового проекта СКЭС мощностью 5 ГВт (см. раздел 4.2) Министерством энергетики США был произведен детальный анализ затрат, необходимых для создания первого образца станции после 2000 г. Общая сумма затрат составила 102.5 млрд. долл. Их распределение по статьям (млрд. долл.) следующее:

Общие затраты на создание системы из 60 СКЭС были оценены в 1300 млрд. долл. при условии развертывания на ГСО двух станций в год, начиная с 2000 г. Стоимость 1 кВт установленной мощности при этом составляет 4.0—4.5 тыс. долл.

В дальнейшем эти оценки были опровергнуты Национальной академией наук США [108], которая определила общую стоимость системы из 60 СКЭС в. 3000 млрд. долл., а затраты на 1 кВт установленной мощности » 10 тыс. долл. Такая существенная разница в оценках обусловлена тем, что, по расчетам Академии наук, затраты на тяжелые носители должны быть втрое, а на производство ФЭП в 50 раз выше, чем принятые при расчетах Министерством энергетики.

Трудно с определенностью судить, какие из приведенных оценок точйее, но даже если принять их как крайние, наиболее оптимистичные и наиболее пессимистичные, то среднее значение оказывается на уровне 6000— 7000 долл./кВт, что, кстати, совпадает с предварительно определенным максимальным значением удельной стоимости базового проекта [96].

Если теперь учесть, что удельная стоимость для альтернативных источников электроэнергии на Земле оценивается на уровне в среднем около 1000 долл./кВт (для термоядерной электростанции 1500—2500 долл./кВт) [115], то можно сделать вывод о нецелесообразности создания СКЭС на основе тех технических решений, которые заложены в базовый проект.

Такой вывод, однако, отнюдь не должен порождать пессимизм в отношении перспектив развития СКЭС, ибо очевидно, что к тому времени, когда процесс индустриализации космического пространства подойдет к этапу размещения вредных наземных производств в космосе, будут найдены новые способы и средства создания СКЭС, которые позволят значительно снизить их стоимость.

Грилихес В. А. Солнечные космические энергостанции — Л.: Наука, 1986. — 182 с.

Экспертиза

на главную