М.А. Железняк
Энергетика будущего
Энергия не может быть ни создана, ни уничтожена...
Закон сохранения энергии
        В журнале Демиург № 1 2023 года в статье «Технологии транспорта энергии» транспортировка энергии рассмотрена с довольно неожиданной точки зрения – соотношения массы транспортируемой энергии к массе энергоносителя, так сказать «коэффициента полезности транспорта». Надо признать, что этот несколько неожиданный подход радикально меняет картину энергетику будущего. Становится очевидным, что все виды транспортировки энергоносителей несоизмеримы с прямой передачей электроэнергии. Иначе говоря, предлагаемая в этой статье схема извлечения энергии из её носителей по месту их нахождения и транспортировки её по электросетям существенно эффективнее транспортировки самих носителей. Пока что организация такого транспорта далека от совершенства, но принципиальные технические препятствия при доставке жёстко локализованным потребителям отсутствуют.
        Иное дело мобильные потребители. Снабжают их энергией электроаккумуляторы, которые резко повышают её стоимость, добавляя к ней стоимость необходимого для них сырья, изготовления, эксплуатации и утилизации. В качестве паллиатива рассматривается водородная энергетика (подробнее). Однако, наиболее экономичным «аккумулятором» в нормальных и близких к ним условиям следует признать метанол, используемый в топливных элементах, прямо преобразующих энергию химических связей в электрическую. Метанол удобен в транспортировке и использовании, например, в системе существующих бензоколонок, топливные элементы практически любой необходимой мощности, работающие на метаноле, уже довольно хорошо отработаны...
        Вышеизложенное позволяет представить почти научную картину будущего энергетики России. Прежде всего, это ЕКЭС (единая кольцевая энергосистема, показанная на рисунке красными линиями), включающая две широтных линии электропередач, соединённых между собой тремя меридиональными пермычками. Северная широтная линия: по Заполярью от Северо-Западного региона до Енисея и далее по линии БАМа на Дальний Восток. Южная широтная линия: из Новороссии через Северный Кавказ вдоль южной границы до Транссиба и далее вдоль него на Дальний Восток. Меридиональные перемычки – через Москву, Урал и вдоль Енисея. При этом окажутся вне кольца два «эксклава» – Калининград и Чукотка с Камчаткой, – снабжаемые энергией ПАЭС на быстрых нейтронах. Дело здесь в том, что связь Калининграда с РФ слишком уязвима извне, а Чукотку с Камчаткой можно будет подсоединить потом, когда их поплотнее населят. Разумеется, линии передач – кабельные. Это дороже при строительстве, но окупается при эксплуатации: не нужно рубить просеки, не зависят от метеоусловий...
        ЕКЭС обеспечивает энергией стационарных потребителей. Для снабжения мобильных потребителей в городах-миллионниках работают установки по производству метанола для топливных элементов, поставляемого в бывшую сеть бензоколонок. В качестве сырья для получения метанола можно использовать природный газ, синтез-газ, газы нефтепереработки, твёрдое топливо. Однако, в двухступенчатых каталитических процессах с медьсодержащим катализатором (напр., предложенным С.В. Афанасьевым, С.П. Сергеевым и Д.И. Трофимовым состава: СuО – 64%; ZnO – 24%; Аl2O3 – 10%; HgO – 2%) при повышенных температуре и давлении можно синтезировать метанол непосредственно из углекислого газа и воды.
        Расход электроэнергии из ЕКЭС в процессе синтеза метанола по своей сути есть «зарядка природного химического аккумулятора». Получение в топливном элементе запасённой в метаноле энергии это разряд такого аккумулятора. Суммарный кпд процесса синтеза метанола и его последующего использования в топливных элементах недосягаем для любого другого аккумулятора, тем более, что промышленное производство метанола уже хорошо освоено:  в 2022 году в РФ произведено 4 505 465 т метанола.
        Поэтому строительство в крупных городах, особенно с развитой промышленностью, установок, синтезирующих метанол за счёт энергии ЕКЭС и снабжающих метанолом уже существующие сети бензоколонок для заправки мобильных потребителей энергии на топливных элементах, помимо энергоснабжения этих потребителей, заодно очистит городской воздух.
В оглавление