Le 8 octobre 1975, lors d'une session scientifique consacrée au 250e anniversaire de l'Académie des sciences de l'URSS, l'académicien Piotr Leonidovich Kapitsa, qui a reçu le prix Nobel de physique trois ans plus tard, a fait un rapport conceptuel dans lequel, basé sur des principes physiques de base, il a essentiellement enterré tous les types «Énergie alternative», à l'exception de la fusion thermonucléaire contrôlée.
Pour résumer les considérations de l'académicien Kapitsa, elles se résument à ce qui suit:
Le principal argument que Kapitsa a utilisé dans son rapport sur les possibilités d’énergie alternative n’était en aucun cas une approche économique, mais des considérations physiques. Sa principale objection à la fascination effrénée pour la mode alors même, il y a quarante ans, les concepts d '«énergie alternative gratuite et respectueuse de l'environnement» était une limitation évidente qui n'est pas autorisée à ce jour: aucune des sources d'énergie alternatives, qu'il s'agisse de panneaux solaires, de parcs éoliens ou cependant, les piles à hydrogène n'ont jamais atteint les densités d'énergie et de puissance fournies par les combustibles fossiles tels que le charbon, le pétrole et le gaz ou l'énergie nucléaire.
Malheureusement, ce type de limitation n'est pas de nature politique, mais précisément physique - quel que soit le système étatique ou l'idéologie choisie dans le pays, toute économie doit être basée à un degré ou à un autre sur les lois physiques du monde qui nous entoure. Les efforts des scientifiques ou des ingénieurs peuvent nous rapprocher suffisamment de la limite physique théorique d'une technologie particulière, mais hélas, il est absolument inutile d'essayer de sauter par-dessus un tel limiteur.
Ainsi, par exemple, la constante limite de l'énergie solaire est la soi-disant «constante solaire», qui est de 1367 W par mètre carré dans l'orbite de notre Terre. Malheureusement, ce "kilowatt orbital" est totalement inaccessible pour nous vivant à la surface de la terre. La quantité d'énergie solaire atteignant la surface de la Terre est affectée par de nombreux facteurs: le temps, la transparence générale de l'atmosphère, les nuages et le brouillard, la hauteur du Soleil au-dessus de l'horizon.
Mais le plus important est la rotation de notre planète autour de son axe, qui réduit immédiatement l'énergie disponible de la constante solaire de près de moitié: la nuit, le Soleil est en dessous de l'horizon. En conséquence, nous, habitants de la Terre, devons nous contenter d'un maximum d'un dixième de la constante solaire orbitale.
Quelle que soit la source d'énergie considérée, elle peut être caractérisée par deux paramètres: la densité d'énergie - c'est-à-dire sa quantité par unité de volume - et la vitesse de sa transmission (propagation). Le produit de ces quantités est la puissance maximale qui peut être obtenue à partir d'une surface unitaire utilisant ce type d'énergie.
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Disons l'énergie solaire. Sa densité est négligeable. Mais il se propage à une vitesse incroyable - la vitesse de la lumière. En conséquence, le flux d'énergie solaire arrivant sur la Terre et donnant vie à tout n'est pas du tout petit - plus d'un kilowatt par mètre carré. Hélas, ce flux est suffisant pour la vie sur la planète, mais en tant que principale source d'énergie pour l'humanité, il est extrêmement inefficace. Comme l'a noté P. Kapitsa, au niveau de la mer, compte tenu des pertes dans l'atmosphère, une personne peut en fait utiliser un flux de 100 à 200 watts par mètre carré. Même aujourd'hui, l'efficacité des appareils qui convertissent l'énergie solaire en électricité est de 15%. Pour couvrir uniquement les besoins des ménages d'un ménage moderne, un convertisseur d'une superficie d'au moins 40 à 50 mètres carrés est nécessaire. Et afin de remplacer les sources d'énergie fossile par l'énergie solaire,il est nécessaire de construire une bande continue de batteries solaires de 50 à 60 kilomètres de large sur toute la partie terrestre de l'équateur. Il est tout à fait évident qu'un tel projet dans un avenir prévisible ne peut être mis en œuvre ni pour des raisons techniques, financières ou politiques.
L'exemple opposé est celui des piles à combustible, où il y a une conversion directe de l'énergie chimique de l'oxydation de l'hydrogène en électricité.
Petr Kapitsa a écrit: «Dans la pratique, la densité de flux d'énergie est très faible et seulement 200 watts peuvent être retirés d'un mètre carré d'électrode. Pour 100 mégawatts de puissance, la zone de travail des électrodes atteint un kilomètre carré, et il n'y a aucun espoir que le coût en capital de la construction d'une telle centrale électrique soit justifié par l'énergie qu'elle génère. Cela signifie que les piles à combustible ne peuvent être utilisées que là où une puissance élevée n'est pas nécessaire. Mais ils sont inutiles pour la macroénergie."
Ici, la densité d'énergie est élevée et l'efficacité d'une telle conversion est également élevée, atteignant 70% ou plus. Mais la vitesse de son transfert est extrêmement faible, limitée par la très faible vitesse de diffusion des ions dans les électrolytes. En conséquence, la densité de flux d'énergie est approximativement la même que pour l'énergie solaire. Petr Kapitsa a écrit: «Dans la pratique, la densité de flux d'énergie est très faible et seulement 200 watts peuvent être retirés d'un mètre carré d'électrode. Pour 100 mégawatts de puissance, la zone de travail des électrodes atteint un kilomètre carré, et il n'y a aucun espoir que le coût en capital de la construction d'une telle centrale électrique soit justifié par l'énergie qu'elle génère. Cela signifie que les piles à combustible ne peuvent être utilisées que là où une puissance élevée n'est pas nécessaire. Mais ils sont inutiles pour la macroénergie.
Ainsi, évaluant constamment l'énergie éolienne, la géothermie, l'énergie houlomotrice, l'hydroélectricité, Kapitsa a fait valoir que tout cela, de l'avis d'un amateur, est assez prometteur, les sources ne pourront jamais rivaliser sérieusement avec les combustibles fossiles: la densité de l'énergie éolienne et l'énergie des vagues de la mer sont faibles; la faible conductivité thermique des roches limite les stations géothermiques à une échelle modeste; tout le monde est bon avec l'hydroélectricité, mais pour qu'elle soit efficace, soit des rivières de montagne sont nécessaires - lorsque le niveau de l'eau peut être élevé à une grande hauteur et ainsi fournir une haute densité d'énergie gravitationnelle de l'eau - mais il y en a peu, ou il est nécessaire de fournir d'énormes zones de réservoirs et de détruire les terres fertiles. terre.
L'atome pacifique n'est pas pressé
Dans son rapport, Pyotr Leonidovich Kapitsa a particulièrement évoqué l'énergie nucléaire et relevé trois problèmes principaux sur la voie de sa formation en tant que principale source d'énergie pour l'humanité: le problème du stockage des déchets radioactifs, le danger critique de catastrophes dans les centrales nucléaires et le problème de la prolifération incontrôlée du plutonium et des technologies nucléaires. Dix ans plus tard, à Tchernobyl, le monde a pu s'assurer que les compagnies d'assurance et l'académicien Kapitsa avaient plus que raison d'évaluer le danger de l'énergie nucléaire. Ainsi, jusqu'à présent, il n'est pas question de transférer l'énergie mondiale vers le combustible nucléaire, même si l'on peut s'attendre à une augmentation de sa part dans la production industrielle d'électricité.
Pyotr Kapitsa a placé ses plus grands espoirs sur l'énergie thermonucléaire. Cependant, au cours des trente dernières années, malgré les efforts considérables de scientifiques de différents pays, le problème de la fusion thermonucléaire contrôlée n'a pas seulement été résolu, mais au fil du temps, la compréhension de la complexité du problème n'a fait qu'augmenter.
En novembre 2006, la Russie, l'Union européenne, la Chine, l'Inde, le Japon, la Corée du Sud et les États-Unis ont convenu de commencer la construction d'un réacteur thermonucléaire expérimental ITER, basé sur le principe du confinement magnétique du plasma à haute température, qui devrait fournir 500 mégawatts d'énergie thermique pendant 400 secondes. Pour évaluer le rythme du développement, je peux dire cela en 1977-1978. l'auteur a participé à l'analyse de la possibilité d '«alimenter» l'ITER en tirant un comprimé d'hydrogène solide dans le plasma. L'idée de la fusion laser, basée sur la compression rapide d'une cible d'hydrogène à l'aide d'un rayonnement laser, n'est pas non plus dans le meilleur état.
De la science-fiction très chère …
Mais qu'en est-il de l'hydrogène énergie et du célèbre biocarburant, qui sont les plus activement promus aujourd'hui? Pourquoi Kapitsa n'y a-t-il pas prêté attention du tout? Après tout, l'humanité utilise le biocarburant sous forme de bois de chauffage depuis des siècles, et l'énergie de l'hydrogène semble aujourd'hui si prometteuse que presque tous les jours, on rapporte que les plus grands constructeurs automobiles présentent des concept-cars fonctionnant à l'hydrogène! L'académicien était-il vraiment aussi myope? Hélas … Aucun hydrogène ou même bioénergie au sens littéral du terme ne peut exister.
Quant à l'énergie hydrogène, puisqu'il n'y a pas de gisement d'hydrogène naturel sur Terre, ses adhérents tentent d'inventer une machine à mouvement perpétuel à l'échelle planétaire, ni plus ni moins. Il y a deux manières d'obtenir de l'hydrogène à l'échelle industrielle: soit par électrolyse pour décomposer l'eau en hydrogène et oxygène, mais cela nécessite une énergie, évidemment supérieure à celle qui est ensuite libérée lorsque l'hydrogène est brûlé et reconverti en eau, soit … à partir du gaz naturel à l'aide de catalyseurs et encore une fois, la consommation d'énergie - qui doit être obtenue … encore une fois, en brûlant des combustibles fossiles naturels! Certes, dans ce dernier cas, il ne s'agit toujours pas d'une "machine à mouvement perpétuel": une certaine énergie supplémentaire est encore générée lors de la combustion de l'hydrogène ainsi obtenu. Mais ce sera bien moins que ce qui serait obtenu par combustion directe de gaz naturel,en contournant sa conversion en hydrogène. Cela signifie que "l'hydrogène électrolytique" n'est pas du tout un carburant, c'est juste un "accumulateur" d'énergie obtenue à partir d'une autre source … qui n'existe tout simplement pas. L'utilisation d'hydrogène obtenu à partir du gaz naturel réduira peut-être quelque peu les émissions de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, car ces émissions ne seront associées qu'à la production d'énergie nécessaire pour obtenir de l'hydrogène. Mais d'un autre côté, du fait de ce processus, la consommation totale de combustibles fossiles non renouvelables ne fera qu'augmenter!puisque ces émissions ne seront associées qu'à la production d'énergie nécessaire à la production d'hydrogène. Mais d'un autre côté, du fait de ce processus, la consommation totale de combustibles fossiles non renouvelables ne fera qu'augmenter!puisque ces émissions ne seront associées qu'à la production d'énergie nécessaire à la production d'hydrogène. Mais d'un autre côté, du fait de ce processus, la consommation totale de combustibles fossiles non renouvelables ne fera qu'augmenter!
La situation avec la "bioénergie" n'est pas meilleure. Dans ce cas, il s'agit soit de réanimer la vieille idée d'utiliser des graisses végétales et animales pour alimenter les moteurs à combustion interne (le premier diesel «diesel» fonctionnant à l'huile d'arachide), soit d'utiliser de l'alcool éthylique obtenu en fermentant des matières naturelles - céréales, maïs, riz, canne etc. - ou soumis à une hydrolyse (c'est-à-dire à la décomposition des fibres en sucres) - des produits agricoles.
Quant à la production d'huiles, il s'agit d'une production à très faible rendement, selon les «critères Kapitsa». Par exemple, le rendement des arachides est au mieux de 50 c / ha. Même avec trois récoltes par an, le rendement en noix ne dépassera guère 2 kg par an et par mètre carré. A partir de ce nombre de noix, on obtiendra au mieux 1 kg d'huile: la production d'énergie est légèrement supérieure à 1 watt par mètre carré, soit deux ordres de grandeur de moins que l'énergie solaire disponible à partir du même mètre carré. Dans le même temps, nous n'avons pas pris en compte le fait que l'obtention de telles cultures nécessite l'utilisation intensive d'engrais à forte intensité énergétique, la consommation d'énergie pour la culture du sol et l'irrigation. Autrement dit, afin de couvrir les besoins actuels de l'humanité, il serait nécessaire de semer complètement deux mondes avec des cacahuètes. En effectuant un calcul similaire pour l’énergie «alcool», il est facile de s’assurerque son efficacité est encore plus faible que celle de l'agro-cycle «diesel».
… Mais c'est très bénéfique pour l'économie de la "bulle de savon".
Nous sommes à nous, nous allons construire un nouveau monde
Le résultat des limiteurs de l'énergie solaire était une connaissance bien disponible en 1975: en fait, à partir d'un mètre de la surface de la terre, pas plus de 100 à 200 watts d'énergie solaire moyenne quotidienne ne peuvent être collectés. En d'autres termes, afin de satisfaire même les besoins actuels de l'humanité, la superficie des centrales solaires situées à la surface de la Terre serait tout simplement énorme.
En outre, une bande de la surface de la terre le long de l'équateur terrestre - ou dans les régions tropicales désertiques, alors que la plupart des consommateurs d'énergie solaire sont situés dans la zone tempérée de l'hémisphère nord - serait la plus appropriée pour placer des panneaux solaires. En conséquence, les «carrés» abstraits de panneaux solaires au Sahara, qui aiment tant attirer les apologistes de l'énergie solaire illimitée, se révèlent n'être rien de plus qu'une hypothèse virtuelle.
Mais cela n'a en aucun cas arrêté ceux qui n'avaient pas entièrement maîtrisé le cours de physique de l'école. Des projets de développement solaire du Sahara ont vu le jour et émergent avec une régularité enviable.
Par exemple, la société européenne Desertec, fondée en 2003, a tenté de mettre en œuvre un mégaprojet de construction de centrales solaires en Tunisie, en Libye et en Égypte pour fournir de l'électricité solaire à l'Europe occidentale, malgré la participation au projet de grandes entreprises et banques telles que Siemens, Bosch, ABB et Deutche Bank, dix ans plus tard, en 2013, a discrètement fait faillite. Il s'est avéré que le coût de la construction et de l'entretien des centrales électriques au Sahara et le coût du transport de l'électricité sur des milliers de kilomètres, même avec une constante solaire "gratuite" au Sahara, non assombrie par les nuages ou le brouillard, étaient tout simplement prohibitifs.
La situation n'est pas plus rose avec l'industrie de l'énergie solaire en Europe occidentale elle-même, dans laquelle, pour la deuxième décennie consécutive, divers pays et fonds ont alloué des milliards de dollars au développement de l'énergie solaire et éolienne. Malgré la «pluie d'or» qui s'est abondamment déversée sur le secteur des énergies renouvelables (SER) et sur le soutien politique global aux énergies renouvelables (même en raison de la fermeture forcée des centrales nucléaires et des centrales thermiques au charbon), la «finition intermédiaire» des SER à partir de 2016 n'était en aucun cas tellement impressionnant.
Ainsi, en 2015, l'Allemagne et le Danemark, qui ont installé le nombre maximum d'éoliennes et de panneaux solaires, affichaient également les prix de l'électricité les plus élevés - 29,5 centimes d'euro et 30,4 centimes d'euro par kWh. Dans le même temps, la Bulgarie et la Hongrie, «rétrogrades» en termes d'installation de sources d'énergie renouvelables, dans lesquelles de puissantes centrales nucléaires ont été construites à l'époque soviétique, pouvaient se vanter de prix de l'électricité complètement différents - 9,6 et 11,5 centimes d'euro par kWh, respectivement.
Aujourd'hui, nous parlons du fait que l'ambitieux programme «2020» sur les énergies renouvelables, qui a été adopté par l'Union européenne et selon lequel d'ici 2020, 20% de l'électricité dans l'UE devrait être produite à partir de sources renouvelables, a été mis sur les épaules des contribuables européens, qui ont été signés pour payer un tarif spécialement gonflé pour l'électricité. Qu'il suffise de dire que, compte tenu des réalités russes, les Allemands et les Danois paient 20 à 21 roubles pour chaque kilowattheure consommé).
Par conséquent, il s'avère que les succès actuels des sources d'énergie renouvelables ne sont pas associés aux réalités économiques de leur rentabilité et même pas à des progrès impressionnants dans l'amélioration de l'efficacité ou à la réduction de leurs coûts de production et de maintenance, mais, tout d'abord, à la politique protectionniste des pays de l'UE en ce qui concerne les sources d'énergie renouvelables et l'élimination de toute concurrence. de la part de l'industrie thermique ou nucléaire, qui est soumise à des pressions fiscales supplémentaires (redevances pour les émissions de dioxyde de carbone), voire à une interdiction pure et simple (comme le nucléaire en Allemagne).
Eh bien, les scientifiques américains ne connaissent pas ces chiffres et ces perspectives? Bien sûr qu'ils le font. Richard Heinberg, dans son livre sensationnel PowerDown: Options And Actions For A Post-Carbon World (la traduction la plus précise du sens - «La fin du monde: opportunités et actions dans le monde post-carbone») répète de la manière la plus détaillée l'analyse de Kapitsa et montre qu'aucune bioénergie le monde ne sauvera pas.
Alors que se passe-t-il? Et voici ce que: seule une personne très naïve croit que l'économie d'aujourd'hui, comme il y a 150 ans, fonctionne selon le principe marxiste: «argent - marchandise - argent». La nouvelle formule argent-argent est plus courte et plus efficace. Le lien gênant sous la forme de la production de biens immobiliers, qui ont une réelle utilité pour les gens au sens habituel du terme, est rapidement évincé de la «grande économie». Le rapport entre le prix et l'utilité au sens matériel - l'utilité d'une chose comme nourriture, vêtement, logement, moyen de transport ou de service comme moyen de satisfaire un besoin réel - s'efface, tout comme le rapport entre la dénomination d'une pièce et sa masse a disparu. le métal précieux qu'il renferme. De la même manière, les «choses» du nouvel âge sont purgées de toute utilité. La seule capacité de consommation de ces «choses»leur seule «utilité» qui garde un sens dans l'économie des temps modernes est leur capacité à être vendue, et l'inflation des «bulles» devient la principale «production» qui apporte du profit. La croyance universelle en la capacité de vendre de l'air sous forme d'actions, d'options, de contrats à terme et de nombreux autres "instruments financiers" devient le principal moteur de l'économie et la principale source de capital pour les prêtres de cette foi.
Après avoir successivement éclaté des bulles «dot-com» et immobilier, et «nanotechnologie», dessinant de fabuleuses perspectives, continue pour la plupart de les attirer sans matérialisation notable, les financiers américains, semble-t-il, se sont sérieusement tournés vers les énergies alternatives. Investissant de l'argent dans des «projets verts» et payant pour des publicités scientifiques, ils peuvent bien compter sur le fait que de nombreux Pinocchio fertiliseront parfaitement le champ financier des miracles avec leur or.