Дрова, солнце и волны: чем будет греться русская Арктика

Ресурсы, сосредоточенные в полярном регионе, являются основной причиной развития российской Арктики. Вдоль побережья Северного ледовитого океана сосредоточена большая часть нефтяных и газовых месторождений, обеспечивающих экономику России доходом. Именно из Арктики тянутся магистральные трубопроводы, обеспечивающие топливом страны Азии и Европы. К примеру, газопровод «Северный поток-2» планируется наполнять газом, добытым и переработанным на полуострове Ямал.

Развитие системы магистральных трубопроводов станет одной из главных задач в будущем развитии Арктики. Проектирование и строительство транспортных систем для нефти требует решения уникальных инженерных задач, с которыми ранее не сталкивался никто. Прокладка трубопроводов по дну Ледовитого океана или в условиях вечной мерзлоты создает необходимость в специальном оборудовании и тщательной инженерной работе. Осложняет задачу целый набор факторов: в море подводные трубы способны повредить ледяные торосы, а на суше — подвижный грунт и суровые погодные условия, затрудняющие техническое обслуживание инфраструктуры. Однако самым главным вопросом, который предстоит решить в ходе промышленного освоения Заполярья,станет обеспечение инфраструктуры дешевой энергией.

В то же время, строительство промышленных объектов на Крайнем Севере должно учитывать строгие правила сохранения экологического баланса региона. Уже сегодня наблюдается ряд экологических проблем, связанных с промышленным загрязнением арктической тундры. По мере общего потепления климата, изменения, прежде всего, будут проявляться в Арктике, а не в средней полосе. Являясь «кузницей погоды», Арктика оказывает сильное влияние на все северное полушарие, поэтому вопрос экологической ответственности при освоении Севера является крайне актуальным. Именно поэтому, энергетика в Арктике должна учитывать экологическое своеобразие региона.

Пустынная и незаселенная Арктика постепенно будет заселяться выходцами из более южных регионов. Причин для нового освоения приполярных регионов будет несколько — это истощение ресурсов, политические кризисы и климатические процессы, которые уже сегодня меняют многовековой природный баланс в высоких широтах. Изменение течения Гольфстрима приводит к тому, что все большее количество тепла из Атлантики попадает в Северный Ледовитый океан. Это ведет не только к более активному таянию льдов вдоль побережья, но и влияет на состояние грунта в зоне вечной мерзлоты. Температура грунта на глубине 10 метров выросла за 20 лет на 4 градуса по Цельсию и сейчас составляет – 1,5 градуса. Эта отсечка является критической для всей существующей инфраструктуры — дальнейшее таяние приведет к быстрому заболачиванию почвы и сокращению полезных площадей.

Чем теплее будет в Арктике — тем больше будет желающих там поселиться. Основополагающим вопросом для новых колонистов станет наличие дешевого и возобновляемого источника энергии. По состоянию на текущий момент, энергетическое снабжение северных регионов крайне децентрализовано и, в основном, работает за счет энергетических установок на угле и мазуте. Чем дальше на Север и Восток, тем дороже обходится электроэнергия для потребителей. Так происходит из-за сложностей в транспортировке сырья для энергостанций и рекордно долгому отопительному сезону. Подобная модель снабжения приводит к сильнейшему экологическому загрязнению воды и воздуха вокруг населенных пунктов.

Чем очевиднее влияние консервативной энергетики на хрупкую природную среду Арктики и ее обитателей, тем выше становится привлекательность энергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками энергии и максимальное замещение углеводородного топлива, в виде дизельного и газоконденсатного топлива, нефти, природного и сжиженного газа.

В условиях Арктических регионов основным источником загрязнения является попутное сжигание газа при добыче нефти. Практика применяется на большинстве нефтегазоконденсатных месторождений — попутный газ сгорает в факеле как абсолютно бесполезный ресурс. Так происходит из-за того, что у подобных продуктов отсутствует рынок сбыта или возможность транспортировать сырье до конечного потребителя. Объемы сжигания попутного газа огромны — так на территории республики Саха сжигание газа ведет к выбросу более 60% углекислого газа всего региона.

Арктические территории России обладают большим потенциалом для использования альтернативных источников энергии. В качестве основных направлений развития экологичной энергетики в арктических регионах можно выделить следующие:

Скорости ветра вдоль полярного побережья России в среднем имеют скорость в 6-8 м/с. Это открывает перспективы для использования ветроэнергетических установок в регионе. Однако главным препятствием становится сложность обслуживания и ресурс — в суровом климате стоимость установки, обслуживания и эксплуатации вырастает в разы за счет использования особых материалов, устойчивых к низким температурам.

Прогнозы климатологов, касающиеся изменения арктического климата, говорят о том, что по мере потепления в регионе будет наблюдаться многократное усиление частоты и силы ветров. Это повышает привлекательность энергии ветра, однако может повлиять на безопасность судоходства в северных морях. Даже при условии таяния льдов, плавание по акватории СМП может быть опасным — эта проблема может также затормозить развитие альтернативной энергетики в Заполярье.

Среднегодовое дневное поступление солнечной энергии в Арктике составляет в среднем 2 — 5 кВт·ч/кв. м. Величина данного показателя в Южной Германии, регионе, где широко применяются солнечные установки, составляет около 3,4 кВт·ч/кв. м.

Препятствием развития солнечной энергетики в Арктике является ярко выраженная сезонность — дефицит солнечного света во время полярной ночи не позволяет использовать солнечные установки как основной или единственный источник энергии.

Использование подземного тепла способно дать огромное количество дешевой и возобновляемой энергии. Для того чтобы преобразовать энергию недр земли в энергию, необходима закачка теплоносителя — воды или особого раствора, способного впитать в себя подземное тепло. Этот процесс требует дополнительной энергии. Осложняет технологию также вечная мерзлота — для того, чтобы закачать теплоноситель, необходимо преодолеть мерзлый пласт земли, который может достигать нескольких сот метров. Технология гидроразрыва,без которой немыслима петротермальная энергетика, в условиях вечной мерзлоты может привести к непредсказуемым последствиям. Поэтому опытные станции в будущем желательно строить вдали от городов и объектов инфраструктуры.

В тех регионах Арктики, в которых есть доступ к отходам деревообработки, существуют перспективы развития энергетики на основе биотоплива — стружки, брикетов, дров. Классическое сырье может выйти на новый уровень эффективности благодаря новым технологиям — мощные печи с минимальной потерей тепла способны согревать небольшие поселки используя отходы лесной промышленности, тем самым обеспечивая дешевую энергию и безотходное производство дерева.

Использование энергии морских приливов и отливов с давних времен привлекает внимание ученых и инженеров, однако на сегодняшний день о массовом использовании этой энергии речь не идет. В мире существует около десятка приливных электростанций, в большинстве своем имеющих экспериментальный характер.

Высота приливов и нагонов в Северном Ледовитом океане позволяет использовать энергию моря для обеспечения прибрежных районов электричеством. В ближайшие годы планируется начало строительства Северной ПЭС — приливной электростанция в губе Долгая-Восточная на Кольском полуострове. Данная электростанция будет обладать мощностью 12 МВт при годовой выработке энергии 23,8 млн кВт·ч. Это будет первая приливная электростанция в России, которая выйдет на промышленный уровень генерации энергии.