О пользе многознания

Возобновляемая энергетика просвещения: как формируется критическое мышление

Еще Гераклит Эфесский утверждал, что «многознание уму не научает». Поэтому, вопреки распространенному представлению, просветительская деятельность — это не про умножение количества знаний, а в первую очередь про формирование критического мышления. В современном мире, перенасыщенном информацией и полярными точками зрения, только этот навык и позволяет выстроить собственное взвешенное представление о проблематике, которую нужно рассматривать комплексно. Это касается, например, возобновляемой энергетики, которая уже много лет вызывает жаркие споры между ее противниками и сторонниками.

Генерация дискуссии

Сегодня, кажется, уже никто не оспаривает влияние антропогенного фактора на изменение климата и негативную роль, которую играют традиционные энергоносители в этом вопросе. Да и зеленая генерация преодолела болезни роста, главной из которых была стоимость первых поколений оборудования, и превратилась в массовый коммерческий продукт. По данным Международного энергетического агентства, в 2023 году ежегодный прирост мировых мощностей возобновляемых источников энергии увеличился почти на 50% и составил почти 510 ГВт, что является самым быстрым ростом за последние два десятилетия.

И тем не менее полемика вокруг альтернативной генерации не утихает. Как ни парадоксально, в первую очередь предметом споров является степень воздействия зеленых источников энергии на окружающую среду, хотя на заре эпохи ВИЭ основным преимуществом такой генерации считалась именно экологичность. И действительно, при выработке электроэнергии фотоэлектрическими модулями или ветроустановками, геотермальными или гидроэлектростанциями выбросы вредных веществ в атмосферу (как это происходит при сжигании ископаемого топлива) отсутствуют. Но если мы говорим об «углеродном следе» возобновляемых источников на протяжении всего жизненного цикла, то тут ситуация перестает быть столь однозначной. Те же гидроэлектростанции оказывают существенное влияние на биоценоз в местах своего возведения. А крупные ветроэлектростанции, по мнению некоторых ученых, вполне способны влиять на интенсивность воздушных потоков и, как следствие, на климат.

Еще один камень преткновения — надежность. «Метеозависимость» — самое уязвимое место зеленой энергетики. Шквалистый ветер, пригнавший облака, или, наоборот, полный штиль могут стать большой проблемой для ВИЭ без надежных технологий промышленного накопления энергии, способных запасать избыточную энергию в моменты спада потребления и покрывать дефицит выработки, образовавшийся из-за непогоды. Но именно таких массовых, надежных и, главное, экологичных решений по хранению энергии пока нет.

Энергетический баланс для самых маленьких

По разным причинам эти и другие вопросы развития зеленой генерации зачастую остаются за рамками широкой публичной дискуссии, навсегда прописавшись на страницах сугубо научных статей в строгих академических изданиях. Но только не на мероприятиях сети Информационных центров по атомной энергии. Например, для самых юных посетителей ИЦАЭ экспертами из центра Ростова-на-Дону несколько лет назад был разработан специальный урок «Источники энергии», который сегодня входит в программу «Атомных практикумов» — регулярных занятий с учащимися школ, которые проводятся ИЦАЭ по всей стране.

Занятие состоит из двух частей. Сначала школьники изучают основные экологические проблемы, в том числе парниковый эффект, знакомятся с принципами работы различных электростанций, вместе анализируют их плюсы, минусы, место и роль в энергосистемах будущего. Вторая часть — практическая. Участникам занятий предлагается поставить себя на место покорителей космоса и создать устойчивую энергосистему на одной из четырех колонизируемых планет. Каждый из этих воображаемых миров обладает своим уникальным ландшафтом, климатическими особенностями, а также набором доступных ресурсов.

«Юг России в силу климатических особенностей сегодня является центром развития отечественной возобновляемой энергетики. И нам, казалось бы, просто уготовано почетное место в ряду ее горячих сторонников. Но в разработанных нами занятиях по большому счету нет правильных ответов на вопрос, какой должна быть энергосистема будущего. Кроме, пожалуй, одного — сбалансированной. Свои преимущества и недостатки есть у всех источников энергии. Поэтому всегда интересно наблюдать, как ребята сами приходят к этому выводу, разбирают применимость и экономическую целесообразность использования каждого технологического решения в заданных условиях выдуманных планет», — отмечает Светлана Чурикова, руководитель ИЦАЭ города Ростова-на-Дону.

«Упремся — разберемся»

Минусы возобновляемой энергетики — предмет обстоятельного разговора уже со взрослой аудиторией Информационных центров по атомной энергии, который состоялся этим летом с посетителями в Обнинске и Кирове. Тема обсуждения — отдельные аспекты влияния возобновляемой энергетики на окружающую среду.

Так, Александра Болдырева, научный сотрудник Центра энергетических технологий Сколтеха, кандидат химических наук, основатель стартапа «Сансенс-фотомодули для питания умных устройств», рассказала гостям ИЦАЭ Обнинска не только о разнообразии возобновляемых источников энергии и способах их применения, но и о неочевидных побочных эффектах использования этих технологий.

По ее словам, солнечная панель, если совсем упрощенно, похожа на слоеный пирог. В ее основе — полупроводниковый материал, который представляет собой пластину монокристаллического кремния, который, собственно, и преобразует солнечную энергию в электрическую. Для того чтобы снять ток, на него наносят сетку серебряных нитей. Для защиты от внешних воздействий пластина покрывается защитным слоем. Далее все это помещается в специальный стеклянный корпус с металлическим каркасом. И в таком виде солнечная панель монтируется на СЭС и подключается к сети.

Из всей этой конструкции после ее вывода из эксплуатации понятно, что делать, только с металлической рамой: ее можно переплавить или использовать повторно. А вот дальше возникают сложности. Для начала солнечную панель необходимо извлечь из защитной упаковки — снять адгезионный слой. Затем очистить от нанесенной сверху сетки из серебра. И наконец, добравшись до монокристаллического кремния, решить, что делать с ним.

«На сегодняшний день существует несколько проектов, предлагающих разные технологии утилизации, переработки или повторного использования отработавших солнечных батарей. Но пока ни одну из них нельзя назвать полностью рабочей и, что главное, экологически безопасной, — отмечает Александра Болдырева. — Это не первый раз в истории, когда человечество руководствуется принципом «Упремся — разберемся». Сегодня история повторяется: прошло примерно 25 лет с момента, когда в строй вступили солнечные электростанции на базе фотоэлектрических модулей первого поколения. Как известно, их производительность со временем снижается. И вот наступил момент, когда встал вопрос утилизации таких солнечных панелей».

С аналогичной проблемой сталкиваются и крупнейшие эксплуатанты ветряков, говорит Ольга Бервицкая, научный сотрудник Института химии и экологии ВятГУ и специалист по водородной энергетике, которую пригласили в ИЦАЭ Кирова поговорить о проблеме утилизации компонентов ветроэнергетических установок.

«Очередная крупная волна выводов из эксплуатации ВЭС была в 2023 году. Симптоматично, что с ней совпал и рост числа научных публикаций, посвященных вопросу утилизации лопастей ВЭУ: в период с 2022 по 2024 год их количество выросло в два раза. Крупные игроки на рынке ВИЭ по-разному пытаются справляться с проблемой. Например, китайские ученые активно ищут способ выделить стекловолоконную основу лопасти, не ухудшив ее свойств, чтобы повторно ее использовать. Однако пока добиться этого не получается. Европейцы делают ставку на ремонт отработавших лопастей и их реэкспорт. Полноценным решением проблемы утилизации этот подход тоже назвать сложно. В США долгое время практиковали захоронение отработавших свой срок лопастей. Так или иначе, но оказалось, что на сегодняшний день не существует технологии переработки лопастей, которая была бы эффективна, безопасна и при этом коммерчески выгодна», — отметила Ольга Бервицкая.

О способах бескорыстного обогащения

Но зачем вообще говорить на такую специфическую тему? И стоит ли так фокусироваться на ограничениях возобновляемой энергетики, если, кажется, все уже признали это направление генерации необходимым? Александра Болдырева считает: «Тот факт, что мы говорим о недостатках ВИЭ, вовсе не делает нас их противниками. Мне кажется, что сейчас самое главное — это пробудить любопытство, потому что есть ощущение, что люди сегодня преимущественно живут так: каждый в своем информационном пузыре. В этом не было бы ничего плохого, если бы не два обстоятельства: информация за пределами пузыря интересует мало, ну а то, что попало в поле зрения, воспринимается некритически. Такова специфика современного медиапотребления, и не только в вопросах зеленой энергетики. И, конечно, хочется эту ситуацию исправить», — поясняет Александра Болдырева.

И в какой-то степени это сделать удается. По крайне мере, так полагает Ольга Бервицкая. «Если честно, мне казалось, что экологические аспекты развития возобновляемой энергетики — слишком специфический вопрос, чтобы вызвать какой-то заметный интерес аудитории. Но результат лекции превзошел все мои ожидания. Даже делая скидку на то, что постоянные гости ИЦАЭ — люди подготовленные, меня приятно удивила не только и не столько заинтересованность аудитории в проблемах, которые ее, кажется, напрямую не касаются, но и уровень дискуссии. Даже после сессии вопросов и ответов и завершения лекции ко мне подходили участники мероприятия и задавали, скажем так, очень квалифицированные вопросы, которые и меня заставляли задуматься».

Мнение Ольги Бервицкой тем интереснее, что для нее подобное выступление было своего рода первым опытом после выпускных экзаменов в школе популяризаторов, которую организовал ИЦАЭ Кирова. На протяжении нескольких месяцев группу молодых исследователей готовили к роли просветителей, привлекая специалистов из сферы медиабизнеса: прокачивали навыки публичных выступлений и сценической речи, подготовки презентаций и аргументации в спорах.

«Не могу сказать, что идея самой выступить в роли популяризатора науки увлекла меня сразу. Я с большим уважением отношусь к просветительству, но как слушатель. Я думала, что моих знаний и умений недостаточно для того, чтобы в один момент переместиться из зрительного зала на сцену. И, конечно же, ошибалась», — отметила Ольга Бервицкая. В конечном счете обсуждения, подобные тем, что проходят в ИЦАЭ, полезны не только посетителям центров, пришедшим туда за новыми знаниями. «Во-первых, ты получаешь те самые soft skills, которые приобретаются только в процессе общения с живой аудиторией. Обладать информацией — это одно, и совсем другое — научится так ее подавать, чтобы удержать внимание слушателей. Во-вторых, как это ни удивительно, но иногда вопросы неподготовленных, но вовлеченных людей заставляют тебя взглянуть на проблему под совершенно неожиданным углом. Редкий пример бескорыстной работы, которая тем не менее обогащает всех участников», — отмечает Ольга Бервицкая.

Неожиданная «оптика» и расширение кругозора, пожалуй, главное, что могут предложить популяризаторы своей аудитории. В конце концов, все большие открытия начинались именно с рассмотрения привычных и обыденных явлений под необычным углом. И хотя знакомство с полярными точками зрения не сделает из нас выдающихся ученых, но и недооценивать просветительство не стоит. Именно со знакомства с максимальным набором фактов, широкой палитрой чужих мнений начинается формирование своего собственного мнения.