Можно ли майнить на солнечных батареях, термоядерной энергии и электричестве из мусора?
Основа дата-центра — электроэнергия. Ангары или контейнерами с системой охлаждения, майнеры с большими мощностями, системы пожарной и кибербезопасности — все это не может существовать без стабильного поступления энергии в большом объеме. Настоящее и будущее энергетики мы обсудили с Андреем Косько, экспертом в сфере энергетики и авторов книг-дискурсов. Он рассказал о том,
- что такое энергетический портрет компании,
- как обеспечивается бесперебойное питание,
- какова энергетическая структура России,
- какие варианты получения энергии появятся в ближайшем будущем.
— Давайте начнем с того, что стоит за термином «энергетический портрет».
— Когда мы говорим про компанию, то речь идет о структуре потребления энергии. Это характеристика всей той энергии, которую компания употребила в течение года. Портрет слово довольно изящное, но точное. Хотя в технической и научной литературе чаще встречается именно термин «структура».
— Дата-центр — не совсем обычная компания в данном контексте. Ведь он потребляет колоссальное количество энергии. Что можно сказать про энергетический портрет такой площадки?
— Сказать, что дата-центр имеет кардинально отличительную структуру потребления будет неправильно. Однако стоит упомянуть, что дата-центры потребляют преимущественно электрическую электроэнергию. Они в больших масштабах не используют бензин, уголь, природный газ. Конечный энергоресурс для них — электричество. И вопрос в том, из каких ресурсов ее можно получать.
— И какие же варианты есть у российских дата-центров?
— Чаще всего все-таки дата-центры подключаются к централизованной сети. Если проводить аналогию, то это бассейн, в который попадает электроэнергия, произведенная всеми источниками региона или страны. Это могут быть уголь, газ, атомные реакции, возобновляемые ресурсы.
В редких случаях, хотя такое вполне допустимо, может быть собственный энергоисточник, который обеспечивает дата-центр. Как правило он является резервным, несет в себе только фактор надежности.
Однако чаще всего дата-центр потребляет электричество от централизованной сети. И никто не знает, какая именно там энергия. Точнее, ровно такая же, как в стране. Так что какого-то специфического портрета дата-центра нет: он зависит от того, какая энергетическая структура в стране в целом. Если страна преимущественно потребляет уголь, то и в дата-центре будет электроэнергия, полученная путем сжигания этого материала.
— Большинство дата-центров расположены на северо-востоке России. Особенно выделяется Иркутск. Какие способы получения энергии у этого региона?
— В основном в этой области будут газовые станции. Безусловно, будут гидроэлектростанция, потому что в России в целом 20% электроэнергии получается от ГЭС. Вдобавок это будет угольные станции, потому что их доля не менее значительная, около 15-20% по всей стране. И, конечно, атомная энергетика, пускай и в чуть меньших масштабах. А вот ветряных и солнечных станций почти не будет, буквально 1-2% от всех вариантов получения электроэнергии.
— Вы упоминали, что для надежности дата-центры могут строить собственные подстанции. Какие еще есть варианты подстраховки для обеспечения бесперебойного питания?
— Я думаю, стоит начать с такого понятия, как категория энергоснабжения. Любой объект в зависимости от его функций в различной степени важен для общества, государства, инвестора.
Возьмем для примера склад. Из энергообъектов на нем — лампочка и пара вентиляторов. И отключение там электроснабжения на сутки особо никто не почувствует. Такой объект даже избыточно снабжать какими-то резервными мощностями. Естественно, его категория энергоснабжения самая низкая.
А теперь возьмем для примера больницу. Там ни на секунду не должно отключаться энергоснабжение, поскольку те же аппараты искусственной вентиляции легких нужны пациентам безостановочно. Соответственно, одного канала энергоснабжения будет мало, и они должны быть по меньшей мере от двух независимых источников: если один отключится, второй должен обязательно работать. При этом каналы могут быть от централизованной сети. Просто первоисточники, энергетические станции, должны быть независимы. Но на случай того, что обе отключатся, хотя такое крайне редко бывает, должен быть еще абсолютно независимый источник энергоснабжения, который находится в собственности объекта. Как правило это дизельный генератор. Если вдруг отключилось энергоснабжение от централизованной сети, то он автоматически включается и поддерживается запасом топлива.
Для потребителя других способов обеспечить бесперебойное питание нет. Централизованная сеть может для надежности укрепить опоры линии электропередач или подключить новое оборудование. А вот потребитель может просто придерживаться одного правила: чем больше источников электроэнергии вы подключили, тем выше ваша надежность.
— Вопрос экологичности получаемой энергии встает все чаще. И многие дата-центры стараются обеспечить себя зеленой энергией, чтобы стать более привлекательной для клиента. О каких видах энергии идет речь в таких случаях?
— Давайте начнем с того, что мы считаем зеленой энергией. В мире есть три градации электроэнергии, которые используются при ее описании.
Первая градация — возобновляемая и невозобновляемая. Энергия солнца, ветра, движение воды в реках и во время приливов и отливов считается возобновляемой, ведь на длительном отрезке времени эти ресурсы неисчерпаемы. К невозобновляемым относится все то, что нужно, условно говоря, выкапывать: уголь, газ, нефть. Как правило, они являются еще и горючими, их сжигают.
Исключение здесь — энергия биомассы. Формально она возобновляема, потому что даже если деревья не высаживать, они будут расти. Но материал горючий, а значит встает вопрос экологичности. В принципе, энергия получаемая путем сжигания древесины не сильно вредит окружающей среды, ведь процесс гниения от процесса горения отличается только скоростью. Так что, биомасса менее страшна, чем уголь и газ. Хотя газ в повседневной жизни мы жжем без последствий, в промышленных масштабах история совсем другая. В процессе выделяются парниковые газы, которые увеличивают скорость глобального потепления.
Осталась атомная энергетика. Ее некорректно относить к возобновляемым, потому что таковой она будет только в том случае, когда ядерные отходы перерабатываются. Но такого почти никогда не происходит. Так что, в теории она может быть возобновляемой, но на практике — пока нет.
Следующая градация — традиционная и нетрадиционная. Самая необоснованная с научной точки зрения терминология. Хотя бы потому, что к нетрадиционной относят энергию ветра и солнца, хотя ветряные мельницы использовались давным-давно. Зато атомная энергия, которая является самой молодой, относится к традиционным.
И третья градация — альтернативная или неальтернативная. Слово альтернатива здесь подразумевает дихотомию. Есть газ, уголь и нефть, а есть альтернатива им: ветер и солнце. На самом же деле это не слишком корректно, потому что в полной мере они альтернативой не является. Ведь солнце и ветер — энергия электрическая. И если у вас дизельный мопед, вы не заправите его электрической энергией, вам придется заменить двигатель на электрический.
— И какие из этих видов энергии считаются условно чистыми?
— Здесь тоже все не так уж просто.
Первый параметр — сжигается материал или нет, и если все-таки сжигается, то насколько это вредно. Уголь, газ и нефть сжигаются, производя загрязняющие вещества и выделяя газы, усиливающие парниковый эффект. Это настолько вредно, что единственным международным соглашением, которое сегодня действует в сфере климата в глобальном масштабе является Парижское соглашение по климату, оно же Рамочная конвенция ООН.
Возобновляемые источники в этом понятии безвредны. Есть, конечно, нюансы, что при производстве энергии также выделяются вредные вещества, но их количество несопоставимо меньше по сравнению с теми, что выбрасываются при сжигании газа, нефти и угля.
Промежуточные источники — гидро- и атомная энергетика. При работе атомной электростанции ничего не горит, но есть ядерные отходы, которые надо где-то хранить. Проблема технически легко решаема, но существует куча политических предпосылок и опасений общества, что говорит о том, что отнести атомные процессы к чистому источнику мы не можем.
В Европейском союзе этот источник признан чистым, с одной оговоркой: в перспективе нужно переходить на солнце и ветер. Это политика ЕС, за исключением Италии и Германии. Так что атомная энергетика развивается, неправильно говорить, что она затухает. Есть США, Китай, Россия, есть развивающиеся страны вроде Пакистана, Ирана, Турции, в которых от атомной энергетики никто вообще не собирается отказываться.
Что касается России и того, какие там применяются источники энергии. Ровно все те, что упомянуты выше, кроме возобновляемых вроде солнца и ветра. В России очень мало солнечной и ветровой энергии используется в целом. А вот что касается той, что получают из угля, газа, атомных процессов и гидростанций, то она находится в примерно равных пропорциях.
— И какие в государстве перспективы увеличения процента энергии, получаемой от солнечных панелей и ветряных мельниц?
— Нет никаких проблем в России по использованию возобновляемых источников энергии, и сегодня это вполне экономично. Проблема в том, что для этого необходима политическая воля. Зачем использовать солнце и ветер, если есть недорогой газ?
Районы, где в России больше всего ветра, как в целом и во всем мире, — это приморские районы. Ветер дует там, где есть море и перепады температур. Все дело в том, что вся береговая линия преимущественно северная. И там ветер дует не только порывами, но и далековато от основных регионов потребления.
Потенциально ветряной энергии в России больше, чем во всем мире. Но она удалена и передается по линия электропередач; нет смысла вести так далеко, когда есть дешевые нефть и газ прямо на месте потребления энергии. Плюс, основные виды оборудования по возобновляемой энергии не российского производства, а переход на такое оборудования небыстрый. Так что, развиваться возобновляемые источники будут, но неизвестно, как быстро.
В таких регионах, как центральная Сибирь, в традиционном понимании не поставить солнечные панели. Хотя это одно из самых удачных мест для них: там территория с континентальным климатом, а значит мало облаков и много солнца. Зимой его будет значительно меньше, но учитывая, что там холодно и солнечные панели не будут перегреваться, их эффективность будет гораздо выше.
— Мы обсудили, кажется, все основные способы получения энергии. Но ни разу не упомянули переработку мусора. Как с этим обстоят дела?
— Куда отнести мусор — очень сложный вопрос. По идее, это возобновляемый источник. Он не природный, но каждый год его количество все больше. Так что, подходя к вопросу технократично, он очень возобновляемый. И на самом деле на многих странах мусор к такому и относится. Да и кто запретит? Государство объявляет его возобновляемым, вводит льготы — и инвестор туда идет за выгодой. Такие прецеденты существуют.
Очень важно отметить, что экономическая альтернатива всегда превыше. Цены на газ в России директивны: они устанавливаются и не меняются длительный срок. В Европе же они рыночные, колеблющиеся. И, соответственно, если у вас высокие цены на газ, как это было в Европе последние пару лет, то почти все будет экономически целесообразно.
Это то же самое, что мы обсуждали в случае дата-центров, — энергобезопасность. Чем больше у вас разных источников электроэнергии, тем лучше. Вдруг газа не стало, «Северный поток» перестал работать, а мусора у вас как раз-таки куча. Хотя желательно избегать отходов в целом, а уже затем их перерабатывать.
Если говорить о вариантах переработки мусора так, чтобы получать от этого энергию, они конечно есть. Но это скорее какой-то стартап, который побочно дает электроэнергию. Хотя в процессе брожения, например, вырабатываются газы, которые не являются его непосредственным процессом. И смешать определенные отходы животноводства с определенными бактериями, то в процессе брожения будет выделяться метан, который получается и в случае природного газа, но без разрывания недр. Напротив, он получится путем природной переработки отходов, которые в ином случае загрязняли бы окружающую среду.
— Все вышесказанное относится к вполне реальным источникам получения энергии. Однако сфера развиваются, в ней должно появляться что-то новое. Например, недавние сообщения о нефти из водорослей и беспроводной электроэнергии из космоса. Что скажете об этих случаях? Они масштабируемы?
— Это безусловно частная история. В ближайшем будущем такие варианты будут использоваться локализовано, и возможно даже в маркетинговых целях. А вот самый актуальный вид, который может в ближайшие 30 лет повлиять наш энергетический облик, — это термоядерная энергия.
Классический вид атомной энергии — ядерная, которую мы используем более 50 лет. Если бомбардировать тяжелый уран небольшими частицами, он распадается. И при этом процессе выделяется тепловая энергия, которую можно использовать для выработки пара, вращать турбину и получать электроэнергию.
Что такое термоядерная энергия? Звучит похоже, но совершенно противоположный процесс. При термоядерной энергии происходит не распад элемента, а соединение двух более легких в один более тяжелый. Ровно такие же процессы происходят на Солнце и любой другой звезде. При колоссально высокой температуре, в сотни миллионов градусов, два элемента могут бликом подойти друг к другу, потому что вообще атомы отталкиваются, и стать единым целым. И при таком взаимодействии энергии выделяется гораздо больше, чем при ядерном распаде. Но на планете Земля нет материалов, который позволили бы эту температуру достичь. Нужно придумать способы, которые будут удерживать такую температуру, но при этом будут нематериальны. В общем-то они есть, — это электромагнитное поле. Но реакции пока неустойчивы.
Несмотря на это есть экспериментальные образцы, которые вполне могут стать промышленными. Проблема в том, что сегодня энергия, полученная на выходе, чаще всего меньше энергии, затраченной на входе. Но потенциально это колоссальный источник энергии: ничего не горит и не нужно добывать топлива. Для термоядерной реакции нужно просто выделить тяжелую воду. А вот организовать процесс синтеза уже значительно сложнее.
В целом, если говорить про перспективы, которые реально способны изменить наше энергетическое будущее, то это именно термоядерный синтез. Мне это кажется не совсем ближайшим будущим. Хотя Майкрософт недавно заключила контракт с одним стартапом, пообещав, что в 2028 году будет первая промышленная энергия, полученная таким образом. Амбициозная задача, но будем ждать.
Если вы хотите получать уведомления обо всех эксклюзивах, подпишитесь на наш канал в Telegram и будьте в курсе!
