Как солнечная энергия может возродить Чернобыль

Правительство Украины хочет построить в чернобыльской зоне отчуждения солнечную электростанцию. Обозреватель BBC Future рассказывает о том, как у местности, где произошла крупнейшая атомная авария в мировой истории, может появиться шанс на возрождение. В апреле 1986 года на четвертом энергоблоке Чернобыльской АЭС произошел взрыв реактора. В атмосферу была выброшена огромная масса радиоактивных веществ.

Эта авария стала самой страшной в истории атомной энергетики: радиоактивные осадки выпадали даже в Уэльсе, а вокруг самой электростанции была организована зона отчуждения. Сегодня зона отчуждения Чернобыльской АЭС занимает территорию в 2600 квадратных километров.

Когда-то здесь жили 120 тысяч человек — в основном в городах Припять и Чернобыль. Однако сегодня в этих краях нет ни души.

За зоной сохраняется статус закрытой территории, поскольку высокий уровень загрязнения по-прежнему делает ее непригодной для проживания или сельскохозяйственного использования.

После аварии на четвертом энергоблоке три других реактора продолжили еще некоторое время работать, обеспечивая Украину необходимой энергией. Последний, третий из них был выведен из эксплуатации лишь в декабре 2000 года.

В зоне отчуждения находится несколько горячих радиационных точек, однако в случае непродолжительного  пребывания она сравнительно безопасна.

Более того, с учетом уникального биоразнообразия этой местности и интереса, который она вызывает, в 2011 году зону отчуждения официально признали туристическим объектом.

А теперь, когда установлен новый аварийный саркофаг, в котором поврежденный реактор запечатан на ближайшие сто лет, здесь, похоже, начинается новая жизнь.

В начале этого года министр экологии и природных ресурсов Украины Остап Семерак объявил о планах создания в зоне отчуждения масштабного комплекса солнечной электроэнергетики.

«На первом этапе будут установлены солнечные панели общей мощностью один гигаватт», — сообщил представитель министерства, прогнозируя в будущем увеличение мощности нового энергокомплекса.

Известно, что поле площадью 10 гектаров, оборудованное фотоэлектрическими панелями, производит около 5 мегаватт. (Для сравнения: футбольное поле стадиона «Олд Траффорд», где проводит матчи «Манчестер Юнайтед» (0,7 га), могло бы поставлять лишь 0,35 мегаватта.)

Значит, для того чтобы генерировать гигаватт мощности, солнечным батареям потребуется площадь в 2023 гектара, то есть чуть больше 20 квадратных километров.

Что ж, в зоне отчуждения много свободной земли.

Идея построить солнечную электростанцию в зоне отчуждения родилась не на пустом месте.

«Это решение было обусловлено наличием сети линий электропередач, которые практически не загружены и расположение которых позволяет подключиться к электросети при минимальных затратах», — говорит представитель министерства.

Помимо уже существующей инфраструктуры, задачу облегчает наличие в близлежащих населенных пунктах профильных специалистов.

Аргумент в пользу электростанции — и тот факт, что земля в зоне отчуждения непригодна для сельскохозяйственного использования из-за остатков радиоактивных веществ.

Фотоэлектрические панели вырабатывают электроэнергию за счет того, что фотоны солнечного света высвобождают электроны в верхнем слое кремния, после чего эти электроны перетекают в нижний кремниевый слой, создавая электрический ток.

«Солнечные батареи достаточно сложны в производстве, но в то же время относительно просты по форме и устойчивы к износу и повреждениям», — говорит Алан Томсон, руководитель глобального направления энергетики в инженерно-консалтинговой компании Arup.

Благодаря этим характеристикам солнечные панели идеально подходят для производства электроэнергии в отдаленных или труднодоступных районах.

Существует более 40 видов солнечных панелей, различающихся по технологии производства. Принцип их работы схож, но одни более эффективны, чем другие.

Так как зона отчуждения довольно обширна, украинское правительство, скорее всего, выберет наиболее экономически выгодные долговечные типы солнечных батарей. Окончательное решение будет принято по результатам технико-экономического обоснования.

Зона отчуждения Чернобыльской АЭС лежит приблизительно на той же широте, что и юг Англии. Для этого пояса характерны отличные условия для производства солнечной энергии летом и менее подходящие — в зимние месяцы.

Однако построить электростанцию мощностью 1 гигаватт в зоне отчуждения — весьма технически сложная задача.

Первый важный вопрос — где именно расположить электростанцию. Нужно рассмотреть множество разных вариантов, в первую очередь стараясь избежать радиационных «горячих точек», уже достаточно хорошо известных и нанесенных на карту.

Солнечным батареям радиационный фон не помеха, но существует риск, что облучению подвергнутся рабочие, которые будут заниматься сооружением и техническим обслуживанием электростанции.

При этом следует помнить, что люди могут пересекать опасные участки как будучи на самом объекте, так и по пути к нему.

Поскольку после чернобыльской аварии почва заражена радиоактивными изотопами, строители должны постараться как можно меньше тревожить грунт.

Один из способов сделать это, по словам Томсона, — «не рыть огромную яму под заливку цементом, а использовать винтовые сваи, которые вворачиваются в землю, как штопор».

Еще один вопрос — как бороться с загрязнением фотоэлектрических панелей, из-за которого снижается их эффективность.

Учитывая особенности местного климата, панели имеет смысл устанавливать под углом 30 градусов: тогда выпадающий зимой снег будет с них соскальзывать, заодно очищая таким образом поверхность.

Кроме того, на многие солнечные панели нанесено специальное покрытие, которое предотвращает накопление пыли.

Поскольку в украинской энергосети используется напряжение 750 вольт, электростанции понадобится повышающий трансформатор.

«АЭС и солнечная электростанция сильно различаются по параметрам производимого тока, — поясняет Томсон. — Нужно будет построить отдельную подстанцию, повышающую напряжение».

Проблема в том, что при строительстве подстанции может возникнуть необходимость вырыть котлован, а это чревато высвобождением радиоактивных элементов, находящихся в грунте.

Неизбежны также сложности экологического характера — в период после аварии в этой местности развилось значительное биоразнообразие, представляющее сегодня интерес для ученых.

После того как десятки тысяч живших здесь людей были эвакуированы, зона отчуждения стала уникальным заповедником дикой природы.

В отсутствие человека популяции животных, обитавших в этой местности до аварии, значительно разрослись. Вернулись и некоторые редкие виды, например лошадь Пржевальского.

«Здесь нужно вести себя очень осторожно, чтобы не вызвать гнев экологов. Никто не хотел, чтобы возникла такая зона, но теперь, когда она есть, она представляет определенный интерес», — поясняет Томсон.

Одно из главных преимуществ солнечных электростанций заключается в том, что их состояние можно контролировать удаленно, не выезжая на объект для осмотра.

Все параметры фотоэлектрических панелей можно проверить, сидя в безопасном пункте управления.

Как только из строя выйдет определенное количество панелей, можно отправлять ремонтную бригаду — с точными инструкциями, как найти панели, требующие замены.

Таким образом людям придется находиться в зоне отчуждения лишь минимальное время.

Одна из основных проблем солнечной энергетики связана с тем, что электростанция производит энергию только днем. А зимой, как известно, дни гораздо короче.

Решить эту проблему можно, если найти способ накапливать и хранить энергию, произведенную за день.

Один из таких способов состоит в том, чтобы преобразовывать электрическую энергию в гидроэнергию. Для этого можно задействовать возможности Днестровской гидроаккумулирующей электростанции, которая будет введена в эксплуатацию в 2017 году.

«Не исключено использование и других источников, таких как энергия ветра и биотопливо, если они привлекут инвесторов», — говорит представитель украинского министерства.

«На определенном этапе появится желание диверсифицировать состав источников энергии, — соглашается Томсон. — Ветряные электростанции могут вырабатывать электрический ток в тот период, когда солнечные простаивают — например, ночью».

Однако соорудить ветряную электростанцию будет непросто — для нее необходим глубокий фундамент, который в радиоактивном грунте заложить нельзя.

Сейчас, по словам украинского правительства, проект находится на этапе общей подготовки и предварительных исследований. Параллельно правительство занято поиском финансирования — ведутся переговоры с инвесторами и компаниями, разрабатывающими энергетические проекты.

(Министр экологии и природных ресурсов Украины Остап Семерак заявил в конце февраля на организованной Институтом Адама Смита ежегодной Украинской энергетической конференции, что о желании построить солнечные электростанции в Чернобыльской зоне отчуждения заявили 44 претендента, среди которых — две китайские компании и одна немецкая фирма. — Ред.)

«Сегодня, через 30 лет после аварии, зона отчуждения может возродиться и стать центром украинского энергетического сектора», — заявил представитель министерства.

Когда эта огромная солнечная электростанция будет построена, Чернобыль сможет вновь занять важное место в украинской энергосистеме.

Однако на сей раз национальный энергопроект сможет похвастаться исключительной безопасностью и ответственным подходом к окружающей среде.

Питер Рэй Эллисон BBC Future

Источник:

Прочитать эту статью в оригинале на английском языке вы можете на сайте BBC Future.