Ведь в конечном счете всех этих «ребят» можно так или иначе подключить либо к инвертору, либо непосредственно к обычной динамо-машине и заставить выдавать электричество в общую сеть. После этого из такой глобальной электрической сети уже можно запитать и тяговые двигатели на транспорте (с КПД 70–80 %), и асинхронные двигатели на производствах (с КПД 90–95 %), и аккумуляторы электровелосипедов, лампочки, кондиционеры, кухонные комбайны и холодильники для населения, и будущие заводы по синтезу синтетического топлива для самых автономных и самых ответственных процессов.
Что сразу бросается в глаза?
Во-первых, природный газ надо жечь только в ПГУ (установки комбинированного цикла – газовая турбина, на ее выхлопе – паровая турбина). Такие комбинированные машины позволяют перегонять в электроэнергию до 60 % энергии топлива. Жечь газ в паровых котлах в будущем – недопустимая роскошь.
Во-вторых, паровозов будет немного. ПДУ (паровые поршневые установки), к сожалению, так всерьез и не вышли за размер 1 МВт и так и не поднялись выше 25–27 % по КПД. Все низкосортные топлива надо будет по максимуму утилизировать в ПТУ (паротурбинные установки, если что). Эти многоступенчатые монстры могут работать практически на любом топливе и имеют самый высокий КПД при такой уникальной всеядности по топливу – самые мощные из них выдают до 41 % превращения энергии топлива в электричество. Однако, наряду с большими проектами, безусловно, будут реализовываться и более мелкие ПТУ, поскольку топливо специфического вида
В-третьих, размер мощностей от 100 кВт до 10 МВт очень эффективно, по-прежнему, закрывается поршневыми двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Чем лучше топливо, используемое в них, и чем совершеннее термодинамический цикл самого двигателя, тем более впечатляющ результат.
Дальше в догонялках внутри этого сегмента – просто-таки стандарт детской игры «камни, ножница, бумага». Дизель бьет двигатель с принудительным зажиганием на размерах больше 100 кВт, но проигрывает ему в более мелком размерном классе. Соляр эффективнее бензина, но в перспективе его будет труднее получать на заводах синтетического топлива – процесс Фишера-Тропша неэффективен для получения длинных цепочек углеводородов. Бензин эффективнее газообразного топлива, но в будущем газ низкого качества можно будет получать для ДВС и из коровьего навоза, и из древесины, и из угля. И я думаю, что именно в этом сегменте нам еще предстоит услышать о многих интересных изобретениях и концепциях.
Кроме того, надо учесть, что будущие источники энергии будут очень распределенными по площади, поэтому часто и густо генерация энергии размеров от 100 кВт до 1 МВт мощности будет очень востребована и экономически выгодна – при местном использовании многие такие топлива имеют очень высокий EROI, а вот при перевозке они эту эффективность теряют.
В-четвертых, в будущем надо будет что-то делать с «трудными подростками XX века» – топливными элементами, микротурбинами и двигателем Стирлинга.
Каждый из этих концептов очень интересен сам по себе (как сферический конь в вакууме), но требует очень серьезных усилий инженеров по его доводке до состояния готового изделия. Микротурбины имеют адские запасы по собственному ресурсу (120 000 часов без капитального ремонта уже сейчас при 8 000 часов у среднего ДВС), двигатели Стирлинга могут работать, как и паровики, практически на чем угодно (а с гелием в виде рабочего тела – и с очень высоким КПД), а топливные элементы, в перспективе, обеспечивают необыкновенный КПД преобразования – до 70 % энергии топлива можно превратить в электричество.
И да, теперь все эти ребята выигрывают у батраков и лошадей. Человечество не зря два века ломало себе голову над тем, как сделать наш мир интереснее, чище, эффективнее и добрее.
Однако пока Америка продолжает увлеченно участвовать в безнадежном ралли жидкого топлива. Ни инфраструктура транспортной энергии, ни производство электроэнергии в США никак особо не изменяются. Сланцевая нефть, канадские битумозные пески, нефть Мексиканского залива, война в Ливии, Сирии и «далее везде»… Что есть еще в активе у американского нефтяного динозавра? Цивилизационный гегемон ведь вступил в последний бой за энергию прямо на наших глазах. Рассмотрим все эти альтернативы вместе – и каждую по отдельности.
И начнем все же с фокстерьера, которого мы как-то незаслуженно забыли в тени нефтяного динозавра.
Вот состояние нашего фокстерьера в мире современной нефти.
