Pada 8 Oktober 1975, pada sesi ilmiah yang didedikasikan untuk peringatan 250 tahun Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet, Akademisi Pyotr Leonidovich Kapitsa, yang dianugerahi Hadiah Nobel dalam Fisika tiga tahun kemudian, membuat makalah konsep di mana, berdasarkan prinsip fisik dasar, pada dasarnya ia mengubur semua jenis "Energi alternatif", dengan pengecualian fusi termonuklir terkontrol.
Untuk meringkas pertimbangan Akademisi Kapitsa, mereka meringkas sebagai berikut:
Argumen utama yang digunakan Kapitsa dalam laporannya tentang kemungkinan-kemungkinan energi alternatif bukanlah pendekatan ekonomi, tetapi pertimbangan fisik. Keberatan utamanya pada ketertarikan yang tak terkendali dengan yang modis bahkan kemudian, empat puluh tahun yang lalu, konsep "energi alternatif yang bebas dan ramah lingkungan" adalah batasan yang jelas tidak diperbolehkan sampai hari ini: tidak ada sumber energi alternatif, baik itu panel surya, ladang angin atau namun, sel bahan bakar hidrogen tidak pernah mencapai kepadatan energi dan daya yang disediakan oleh bahan bakar fosil seperti batu bara, minyak dan gas, atau tenaga nuklir.
Sayangnya, batasan semacam ini bukanlah politik, tetapi justru bersifat fisik - terlepas dari sistem negara atau ideologi yang dipilih di negara tersebut, ekonomi apa pun harus didasarkan pada tingkat tertentu pada hukum fisik dunia di sekitar kita. Upaya para ilmuwan atau insinyur dapat membawa kita cukup dekat dengan batas fisik teoretis dari teknologi tertentu, tetapi, sayangnya, hal itu sama sekali tidak berguna dalam mencoba melompati batasan semacam ini.
Jadi, misalnya, konstanta pembatas untuk energi matahari disebut "konstanta surya", yaitu 1367 W per meter persegi di orbit Bumi kita. Sayangnya, "kilowatt orbit" ini sama sekali tidak dapat diakses oleh kita yang hidup di permukaan bumi. Jumlah energi matahari yang mencapai permukaan bumi dipengaruhi oleh banyak faktor: cuaca, transparansi atmosfer secara umum, awan dan kabut, ketinggian Matahari di atas cakrawala.
Tetapi yang paling penting adalah rotasi planet kita di sekitar porosnya, yang segera mengurangi energi yang tersedia dari konstanta matahari hampir setengahnya: pada malam hari Matahari berada di bawah cakrawala. Akibatnya, kita, penghuni Bumi, harus puas dengan maksimum sepersepuluh konstanta orbit Matahari.
Apapun sumber energi yang dipertimbangkan, ia dapat dicirikan oleh dua parameter: kepadatan energi - yaitu, jumlah per satuan volume - dan kecepatan transmisi (propagasi). Produk dari besaran-besaran ini adalah daya maksimum yang dapat diperoleh dari permukaan satuan dengan menggunakan jenis energi ini.
Video promosi:
Katakanlah energi matahari. Kepadatannya dapat diabaikan. Tapi itu menyebar dengan sangat cepat - kecepatan cahaya. Alhasil, aliran energi matahari yang masuk ke Bumi dan memberi kehidupan pada segala sesuatu tidaklah kecil - lebih dari satu kilowatt per meter persegi. Sayangnya, aliran ini cukup untuk kehidupan di planet ini, tetapi sebagai sumber energi utama bagi umat manusia sangatlah tidak efektif. Sebagaimana dicatat P. Kapitsa, pada permukaan laut, dengan memperhitungkan kerugian di atmosfer, seseorang sebenarnya dapat menggunakan fluks 100-200 watt per meter persegi. Bahkan saat ini, efisiensi perangkat yang mengubah energi matahari menjadi listrik adalah 15%. Untuk memenuhi kebutuhan rumah tangga satu rumah tangga modern saja, dibutuhkan converter dengan luas minimal 40-50 meter persegi. Dan untuk mengganti sumber bahan bakar fosil dengan energi matahari,perlu untuk membangun jalur baterai surya secara terus menerus dengan lebar 50-60 kilometer di sepanjang bagian daratan khatulistiwa. Sangat jelas bahwa proyek semacam itu di masa mendatang tidak dapat dilaksanakan baik karena alasan teknis, keuangan, atau politik.
Contoh kebalikannya adalah sel bahan bakar, di mana terdapat konversi langsung energi kimia dari oksidasi hidrogen menjadi listrik.
Petr Kapitsa menulis: “Dalam praktiknya, kerapatan fluks energi sangat rendah, dan hanya 200 watt yang dapat dikeluarkan dari satu meter persegi elektroda. Untuk daya 100 megawatt, area kerja elektroda mencapai satu kilometer persegi, dan tidak ada harapan bahwa biaya modal untuk membangun pembangkit listrik semacam itu dapat dibenarkan dengan energi yang dihasilkannya. Ini berarti bahwa sel bahan bakar hanya dapat digunakan di tempat yang tidak membutuhkan daya tinggi. Tapi mereka tidak berguna untuk energi makro."
Di sini kepadatan energinya tinggi, dan efisiensi konversi semacam itu juga tinggi, mencapai 70 persen atau lebih. Tetapi laju transfernya sangat rendah, dibatasi oleh laju difusi ion dalam elektrolit yang sangat rendah. Akibatnya, kerapatan fluks energi kurang lebih sama dengan energi matahari. Petr Kapitsa menulis: “Dalam praktiknya, kerapatan fluks energi sangat rendah, dan hanya 200 watt yang dapat dikeluarkan dari satu meter persegi elektroda. Untuk daya 100 megawatt, area kerja elektroda mencapai satu kilometer persegi, dan tidak ada harapan bahwa biaya modal untuk membangun pembangkit listrik semacam itu akan dibenarkan oleh energi yang dihasilkannya.” Ini berarti sel bahan bakar hanya dapat digunakan di tempat yang tidak membutuhkan daya tinggi. Tapi mereka tidak berguna untuk energi makro.
Jadi, secara konsisten mengevaluasi energi angin, energi panas bumi, energi gelombang, tenaga air, Kapitsa berpendapat bahwa semua ini, menurut pendapat seorang amatir, cukup menjanjikan, sumber tidak akan pernah dapat bersaing secara serius dengan bahan bakar fosil: kepadatan energi angin dan energi gelombang laut rendah; konduktivitas termal batuan yang rendah membatasi stasiun panas bumi ke skala yang sederhana; semua orang baik dengan tenaga air, tetapi agar bisa efisien, diperlukan sungai pegunungan - ketika permukaan air dapat dinaikkan ke ketinggian yang sangat tinggi dan dengan demikian memberikan kepadatan tinggi energi gravitasi air - tetapi jumlahnya sedikit, atau perlu menyediakan area waduk yang luas dan menghancurkan kesuburan tanah.
Atom yang damai tidak terburu-buru
Dalam laporannya, Petr Leonidovich Kapitsa secara khusus menyinggung tentang tenaga nuklir dan mencatat tiga masalah utama dalam perjalanan pembentukannya sebagai sumber energi utama bagi umat manusia: masalah pembuangan limbah radioaktif, bahaya kritis bencana di pembangkit listrik tenaga nuklir dan masalah proliferasi plutonium dan teknologi nuklir yang tidak terkendali. Sepuluh tahun kemudian, di Chernobyl, dunia dapat memastikan bahwa perusahaan asuransi dan akademisi Kapitsa menilai lebih dari benar bahaya tenaga nuklir. Jadi, sejauh ini belum ada pembicaraan tentang pengalihan energi dunia ke bahan bakar nuklir, meskipun dapat diperkirakan peningkatan bagiannya dalam produksi listrik industri.
Pyotr Kapitsa menggantungkan harapan terbesarnya pada energi termonuklir. Namun, selama tiga puluh tahun terakhir, terlepas dari upaya luar biasa dari para ilmuwan dari berbagai negara, masalah fusi termonuklir terkendali tidak hanya tidak terpecahkan, tetapi seiring waktu, pemahaman tentang kompleksitas masalah, sebaliknya, hanya tumbuh.
Pada November 2006, Rusia, Uni Eropa, Cina, India, Jepang, Korea Selatan, dan Amerika Serikat setuju untuk memulai pembangunan reaktor termonuklir eksperimental ITER, berdasarkan prinsip pengurungan magnetik plasma suhu tinggi, yang akan menyediakan 500 megawatt tenaga panas selama 400 detik. Untuk menilai laju perkembangannya, saya dapat mengatakannya pada 1977-1978. penulis mengambil bagian dalam analisis kemungkinan "memberi makan" ITER dengan menembakkan tablet hidrogen padat ke dalam plasma. Ide fusi laser, yang didasarkan pada kompresi cepat target hidrogen menggunakan radiasi laser, juga tidak dalam kondisi terbaiknya.
Fiksi ilmiah yang sangat mahal …
Tapi bagaimana dengan energi hidrogen dan biofuel terkenal, yang paling aktif dipromosikan saat ini? Mengapa Kapitsa tidak memperhatikan sama sekali? Bagaimanapun, umat manusia telah menggunakan biofuel dalam bentuk kayu bakar selama berabad-abad, dan saat ini energi hidrogen tampak begitu menjanjikan sehingga hampir setiap hari ada laporan bahwa perusahaan mobil terbesar mendemonstrasikan mobil konsep berbahan bakar hidrogen! Apakah akademisi itu benar-benar picik? Sayangnya … Tidak ada hidrogen atau bahkan bioenergi dalam arti literal yang bisa ada.
Adapun energi hidrogen, karena tidak ada endapan alami hidrogen di Bumi, penganutnya mencoba menciptakan mesin gerak abadi dalam skala planet, tidak lebih dan tidak kurang. Ada dua cara untuk mendapatkan hidrogen dalam skala industri: baik dengan elektrolisis untuk menguraikan air menjadi hidrogen dan oksigen, tetapi ini membutuhkan energi, jelas lebih unggul daripada yang kemudian dilepaskan ketika hidrogen dibakar dan diubah kembali menjadi air, atau … dari gas alam menggunakan katalis dan sekali lagi, konsumsi energi - yang perlu diperoleh … lagi, dengan membakar bahan bakar fosil alam! Benar, dalam kasus terakhir, ini masih bukan "mesin gerak abadi": beberapa energi tambahan masih dihasilkan selama pembakaran hidrogen yang diperoleh dengan cara ini. Tetapi itu akan jauh lebih sedikit daripada yang akan diperoleh dengan pembakaran langsung gas alam,melewati konversinya menjadi hidrogen. Ini berarti bahwa "hidrogen elektrolitik" sama sekali bukan bahan bakar, itu hanyalah "akumulator" energi yang diperoleh dari sumber lain … yang sebenarnya tidak ada. Penggunaan hidrogen yang diperoleh dari gas alam, kemungkinan, akan sedikit mengurangi emisi karbon dioksida ke atmosfer, karena emisi ini hanya akan dikaitkan dengan pembangkitan energi yang dibutuhkan untuk memperoleh hidrogen. Namun di sisi lain, sebagai akibat dari proses tersebut, total konsumsi bahan bakar fosil yang tak terbarukan hanya akan bertambah!karena emisi ini hanya akan dikaitkan dengan pembangkitan energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan hidrogen. Namun di sisi lain, sebagai akibat dari proses tersebut, total konsumsi bahan bakar fosil yang tak terbarukan hanya akan bertambah!karena emisi ini hanya akan dikaitkan dengan pembangkitan energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan hidrogen. Namun di sisi lain, sebagai akibat dari proses tersebut, total konsumsi bahan bakar fosil yang tak terbarukan hanya akan bertambah!
Situasi dengan "bioenergi" tidak lebih baik. Dalam kasus ini, kita berbicara tentang menghidupkan kembali gagasan lama tentang penggunaan lemak nabati dan hewani untuk menggerakkan mesin pembakaran internal ("diesel" pertama Diesel yang menggunakan minyak kacang), atau tentang penggunaan etil alkohol yang diperoleh dengan memfermentasi yang alami - biji-bijian, jagung, beras, tebu dll. - atau mengalami hidrolisis (yaitu, penguraian serat menjadi gula) - produk pertanian.
Sedangkan untuk produksi minyak, ini adalah produksi dengan efisiensi yang sangat rendah, menurut "kriteria Kapitsa". Misalnya, hasil kacang tanah paling baik 50 c / ha. Bahkan dengan tiga kali panen per tahun, hasil kacang hampir tidak melebihi 2 kg per tahun per meter persegi. Dari jumlah kacang ini, paling banter, 1 kg minyak akan diperoleh: keluaran energinya sedikit lebih dari 1 watt per meter persegi - yaitu, dua kali lipat lebih kecil dari energi matahari yang tersedia dari meter persegi yang sama. Pada saat yang sama, kami tidak memperhitungkan fakta bahwa untuk mendapatkan tanaman seperti itu membutuhkan penggunaan pupuk intensif energi, konsumsi energi untuk budidaya tanah dan irigasi secara intensif. Artinya, untuk memenuhi kebutuhan umat manusia saat ini, perlu untuk sepenuhnya menabur beberapa dunia dengan kacang. Melakukan penghitungan serupa untuk energi "alkohol", mudah untuk memastikannyabahwa efisiensinya bahkan lebih rendah dari pada siklus-agro "diesel".
… Tapi ini sangat menguntungkan bagi perekonomian "gelembung sabun".
Kami milik kami, kami akan membangun dunia baru
Hasil dari pembatas energi matahari adalah pengetahuan yang tersedia dengan baik pada tahun 1975: sebenarnya, dari satu meter permukaan bumi, rata-rata energi surya harian rata-rata tidak dapat dikumpulkan lebih dari 100-200 watt. Dengan kata lain, untuk memenuhi bahkan kebutuhan umat manusia saat ini, area pembangkit listrik tenaga surya yang terletak di permukaan bumi akan menjadi sangat besar.
Selain itu, sebidang permukaan bumi di sepanjang ekuator bumi - atau di daerah gurun tropis, sementara sebagian besar konsumen energi surya berada di zona beriklim sedang di Belahan Bumi Utara - paling cocok untuk menempatkan panel surya. Akibatnya, "bujur sangkar" abstrak panel surya di Sahara, yang begitu gemar menggambarkan para pembela energi surya tak terbatas, ternyata tak lebih dari asumsi maya.
Tetapi hal ini tidak menghentikan mereka yang belum sepenuhnya menguasai kursus fisika sekolah. Proyek untuk pengembangan tenaga surya di Sahara telah muncul dan muncul dengan keteraturan yang patut ditiru.
Misalnya, perusahaan Eropa Desertec, yang didirikan pada tahun 2003, mencoba melaksanakan megaproyek untuk pembangunan pembangkit listrik tenaga surya di Tunisia, Libya dan Mesir untuk memasok listrik tenaga surya ke Eropa Barat, meskipun telah berpartisipasi dalam proyek perusahaan dan bank besar seperti Siemens, Bosch, ABB dan Deutche Bank, sepuluh tahun kemudian, pada 2013, diam-diam bangkrut. Ternyata biaya pembangunan dan pemeliharaan pembangkit listrik di Sahara dan biaya transportasi listrik untuk ribuan kilometer, bahkan dengan konstanta matahari "gratis" di Sahara, yang tidak digelapkan oleh awan atau kabut, sangatlah mahal.
Situasinya tidak lagi cerah dengan industri tenaga surya di Eropa Barat sendiri, di mana selama dekade kedua berturut-turut, berbagai negara dan dana telah mengalokasikan triliunan dolar untuk pengembangan energi surya dan angin. Terlepas dari "hujan emas" yang melimpah di sektor energi terbarukan (RES) dan dukungan politik menyeluruh untuk energi terbarukan (bahkan karena penutupan paksa pembangkit listrik tenaga nuklir dan TPP berbahan bakar batu bara), "penyelesaian antara" untuk RES pada 2016 sama sekali tidak berarti sangat mengesankan.
Jadi, pada 2015, Jerman dan Denmark, yang memasang jumlah maksimum turbin angin dan panel surya, juga memiliki harga listrik tertinggi - 29,5 eurocents dan 30,4 eurocents per kWh. Pada saat yang sama, Bulgaria dan Hongaria, "terbelakang" dalam hal pemasangan sumber energi terbarukan, di mana pembangkit listrik tenaga nuklir yang kuat dibangun selama era Soviet, dapat membanggakan harga listrik yang sangat berbeda - masing-masing 9,6 dan 11,5 eurocents per kWh.
Hari ini kita berbicara tentang fakta bahwa program ambisius "2020" tentang energi terbarukan, yang diadopsi oleh Uni Eropa dan menurutnya pada tahun 2020 20% listrik di UE harus diproduksi dari sumber terbarukan, diletakkan di pundak para pembayar pajak Eropa, yang ditandatangani untuk membayar tarif yang dinaikkan secara khusus untuk listrik. Cukuplah untuk mengatakan bahwa, dalam kaitannya dengan realitas Rusia, Jerman dan Denmark membayar 20–21 rubel untuk setiap kilowatt-hour yang dikonsumsi).
Oleh karena itu, ternyata keberhasilan sumber energi terbarukan saat ini tidak terkait dengan realitas ekonomi dari keuntungannya dan bahkan tidak dengan kemajuan yang mengesankan dalam meningkatkan efisiensi atau mengurangi biaya produksi dan pemeliharaannya, tetapi, pertama-tama, dengan kebijakan proteksionis negara-negara UE terkait dengan sumber energi terbarukan dan penghapusan persaingan apa pun. di pihak industri tenaga panas atau nuklir, yang tunduk pada tekanan pajak tambahan (biaya untuk emisi karbon dioksida), atau bahkan larangan langsung (seperti tenaga nuklir di Jerman).
Nah, ilmuwan Amerika tidak tahu angka dan prospek ini? Tentu saja. Richard Heinberg, dalam bukunya yang terkenal PowerDown: Options And Actions For A Post-Carbon World (terjemahan paling akurat dari artinya adalah “The End of the World: Posilities and Actions in the Post-Carbon World”) mengulangi analisis Kapitza dengan cara yang paling rinci dan menunjukkan bahwa tidak ada bioenergi dunia tidak akan menyelamatkan.
Jadi apa yang terjadi? Inilah yang: hanya orang yang sangat naif yang percaya bahwa ekonomi saat ini, seperti 150 tahun yang lalu, bekerja sesuai dengan prinsip Marxis: "uang - komoditas - uang." Formula uang-uang baru lebih pendek dan lebih efisien. Mata rantai yang merepotkan dalam bentuk produksi barang-barang riil, yang memiliki kegunaan nyata bagi orang-orang dalam arti yang biasa, dengan cepat disingkirkan dari "ekonomi besar". Hubungan antara harga dan utilitas dalam pengertian material - kegunaan sesuatu sebagai makanan, pakaian, perumahan, alat transportasi atau layanan sebagai alat untuk memenuhi beberapa kebutuhan nyata - menghilang dengan cara yang sama seperti hubungan antara denominasi koin dan massa setelah menghilang. logam mulia yang ada di dalamnya. Dengan cara yang sama, "hal-hal" di zaman baru dibersihkan dari semua kegunaan. Satu-satunya kemampuan mengkonsumsi dari "hal-hal" ini“Kegunaan” mereka yang masih bertahan dalam perekonomian zaman modern adalah kemampuannya untuk dijual, dan penggelembungan “gelembung” menjadi “produksi” utama yang mendatangkan keuntungan. Keyakinan universal akan kemampuan menjual udara dalam bentuk saham, opsi, futures, dan berbagai "instrumen keuangan" lainnya menjadi penggerak utama ekonomi dan sumber modal utama bagi para pendeta agama ini.
Setelah gelembung "dot-com" dan real estate, dan "nanoteknologi" yang meledak secara berturut-turut, menarik prospek yang menakjubkan, sebagian besar terus menarik mereka tanpa perwujudan yang nyata, tampaknya para pemodal Amerika secara serius mengalihkan perhatian mereka ke sumber energi alternatif. Menginvestasikan uang dalam "proyek ramah lingkungan" dan membayar iklan ilmiah, mereka mungkin sangat bergantung pada fakta bahwa banyak Pinokio akan dengan sempurna menyuburkan bidang keuangan keajaiban dengan emas mereka.
