Объясняем, почему изменение климата — это серьёзная проблема, как её удаётся минимизировать с помощью ядерной энергетики и при чём тут углеродная нейтральность.
Последние восемь лет были самыми тёплыми за всю историю наблюдений Всемирной метеорологической организации. Главными причинами изменения климата учёные считают сжигание угля и других ископаемых ресурсов, а также выхлопные газы машин, вырубку лесов и активное животноводство. Происходит постоянный выброс парниковых газов — продуктов, которые выделяются в атмосферу из-за развития промышленности, работы транспорта, получения электричества и тепла. А из-за них растёт температура в мире.
Учёные, политики и экоактивисты пытаются замедлить глобальное потепление. Например, предлагают, как можно сократить экологический след и выброс углекислого газа — одного из главных виновников парникового эффекта. И в этом человечеству помогает ядерная энергетика. В статье разберёмся, в чём опасность глобального потепления и как мир намерен предотвратить климатическую катастрофу с помощью энергии мирного атома.
Историческая справка: как и когда мир обратил внимание на проблему
Некоторые учёные говорили о глобальном потеплении ещё в XIX веке. Они изучали излучение Земли, свойства газов и их влияние на климат. Уже тогда стало заметно, что под влиянием некоторых газов планета нагревается. Но мировое научное сообщество к таким гипотезам не прислушалось. Большинство учёных предполагало, что на температуру влияет не выброс газов, а только положение Земли, сдвиги тектонических плит, колебания орбиты и солнечные циклы.
Проблема заявила о себе всерьёз к середине ХХ века, когда изменения климата стали заметны. Человек начал сжигать больше ископаемого топлива, чтобы развивать промышленность. За прошедшие 50 лет выброс достиг 150 млрд тонн углекислого газа, треть из этого объёма осталась в атмосфере. Тогда и начались серьёзные исследования глобального потепления.
В СССР изменения климата изучал учёный-геофизик Михаил Будыко. Он исследовал тепловой и энергетический баланс Земли и писал научные работы о таянии и замерзании ледников. Уже в 1971 году на международном симпозиуме академик предсказал, что в XXI веке температура повысится на 1 °C, а арктические льды начнут таять. Кажется, что это незначительно, но из-за нагрева кромки льда раскалываются. В них попадает тёплая вода, и в результате даже огромная глыба тает. К гипотезе учёного не отнеслись серьёзно. Но Будыко от своих идей не отступил.
Годом рождения мировой климатической повестки принято считать 1972-й. Тогда состоялась конференция в Стокгольме, где страны ООН впервые основательно обсудили изменения климата. После этого начали проводить исследования на тему глобального потепления. Сейчас во многих странах работают институты по изучению климата, проводятся форумы и конференции, где учёные и политики совместно ищут решение проблемы.
Глобальное потепление — где-то в будущем или уже стоит беспокоиться?
Заместитель директора Института глобального климата и экологии имени академика Ю. А. Израэля Вероника Гинзбург утверждает, что климат на Земле менялся всегда. Две причины этого: деятельность человека и природные факторы, такие как активность Солнца и положение планеты в космосе. Но последние дают о себе знать только через десятки тысяч и миллионов лет. Гораздо быстрее климат меняется из-за развития промышленности и технологий. И в разных частях планеты это происходит с разной скоростью.
Так, в России глобальное потепление идёт в 2,5 раза быстрее, чем во всём мире. Это можно объяснить тем, что большая часть регионов страны расположена на высоких, то есть близких к полюсам, широтах. Они греются быстрее, чем низкие. Каждые 10 лет средняя температура в России растёт на 0,49 °C, а в остальном мире — только на 0,18 °C.
Стремительнее всего климат меняется в Арктике: почти в полтора раза быстрее, чем в других частях света. Дело в том, что когда морские льды тают, под ними обнажается более тёмная вода. Она отражает меньше солнечных лучей в космос, поэтому лёд нагревается.
Главной причиной потепления климатологи считают сжигание полезных ископаемых. В течение миллионов лет в биосфере накапливались нефть, уголь и газ. Сейчас человек достаёт их наружу и уничтожает за короткий срок. В результате в атмосферу выделяются углекислый газ, метан и закись азота. Они поглощают излучение от поверхности Земли и поддерживают высокие температуры в нижних слоях атмосферы, поэтому планета нагревается.
Начальник отдела экологии, радиационной и промышленной безопасности, и. о. заведующего кафедрой атомных электрических станций НИУ «МЭИ» Марина Хвостова утверждает, что выбросы парниковых газов ведут к серьёзным последствиям. Например, вызывают тайфуны и засухи, пожары и наводнения. Из-за них тают не только ледники, но и вечная мерзлота, повышается уровень Мирового океана, а ещё гибнут животные и страдают люди.
Всемирная организация здравоохранения прогнозирует гибель порядка 250 000 человек с 2030 по 2050 год из-за изменений климата. Многим приходится покидать дома после глобальных катастроф, разрушений хозяйств и поселений — эти люди становятся климатическими беженцами. По данным Всемирного банка, к 2050 году количество таких мигрантов увеличится до 216 млн человек.
«Жители Сибири, Краснодара или любого другого региона России и мира, скорее всего, уже ощущают изменения, связанные с глобальным потеплением. Например, всё более часто повторяются долгие периоды экстремальных температур воздуха. Так называемые волны жары, которые могут негативно влиять на здоровье. На бытовом уровне чувствительным может быть смещение сезонов: более поздний приход зимы или более позднее наступление лета. Обычно длительный тёплый бесснежный период, как, например, в этом году, кажется благом: тепло, нет снега, комфортно. Но есть и обратная сторона: на эмоциональном состоянии людей плохо сказываются длительные тёмные периоды без снега. А от ночных заморозков погибают растения, которые ещё не успевают подготовиться к зиме».
Заместитель директора ИГКЭ Вероника Гинзбург
Но мир же что-то придумал в связи с угрозой?
Мир ищет способы решить проблему. В 2015 году ООН организовала конференцию в Париже, где 196 стран-участниц подписали соглашение о борьбе с изменением климата. По нему выброс углекислого газа планируют сократить до нуля уже к 2050 году. Кроме того, страны будут стремиться к тому, чтобы за XXI век средняя температура повысилась не более чем на 2 °C. А выбросы углерода в атмосферу они должны компенсировать. Например, поглощением газа в тех же объёмах — только в этом случае CO2 не будет удерживать излучение от Земли, и потепление замедлится.
Вероника Гинзбург считает, что есть два способа остановить изменения: сократить воздействие человека на климат и адаптироваться к тем условиям, которые сложно изменить здесь и сейчас. Эти два подхода связаны, поэтому важно применять их в комплексе. Для адаптации миру нужны проекты, которые помогут восстановить и увеличить леса, а ещё развитое сельское хозяйство и устойчивые модели экономики. А чтобы сократить вред, странам необходимо получать энергию без выброса парниковых газов: искать альтернативные источники топлива вместо нефти, инвестировать в возобновляемую энергетику и стремиться к углеродной нейтральности.
Что такое углеродная нейтральность
Углеродная нейтральность — это сокращение выброса CO2 в атмосферу до нуля. Но в реальности достичь такого показателя пока не получится, человечество не сможет отказаться от привычных ресурсов в один миг. Поэтому под термином учёные скорее подразумевают баланс выброса и поглощения углерода.
Есть три способа максимально приблизиться к нулевому показателю:
- утилизировать газ из воздуха;
- компенсировать выбросы инвестициями в «зелёные» проекты;
- сократить прямые выбросы с помощью возобновляемых источников энергии. К ним относятся вода, солнце, ветер и энергия атома.
Марина Хвостова рассказывает, что климатические источники энергии принято считать самыми экологичными, но они уступают атомной энергетике по ряду причин. Например, их сложно контролировать. По всей территории Земли климат сильно различается, к тому же не всегда с помощью ветра или солнца можно добиться стабильной генерации, к примеру, электричества. Представьте, если бы пришлось заменить все автомобили с бензиновым двигателем на новейшие солнечные модели. Звучит как идеальный сценарий будущего, но в российской реальности подойдёт далеко не для каждого региона. Солнечные батареи, или фотоэлектрические панели, могут вырабатывать электричество даже в пасмурную погоду, собирая рассеянный свет, но их эффективность будет ниже, чем в ясный солнечный день. Например, количество производимой энергии без прямых лучей солнечного света снижается на 10–25%. Получается, пасмурным Петербургу или Мурманску будет сложно организовать работу транспорта в стабильном режиме.
Конечно, развиваются и новые технологии, которые помогают удерживать и переносить энергию от возобновляемых источников. Например, аккумуляторные системы сохраняют энергию от солнечных лучей или воды. В некоторых современных домах можно встретить аккумуляторные батареи — они могут хранить излишки электричества и беречь его для дальнейшего использования. Но эти технологии ещё не успели стабилизировать общемировую систему классических солнечных и ветровых электростанций.
Учёные всё чаще предлагают использовать более стабильные источники энергии. Один из них — энергия низкоуглеродного мирного атома, которую получают путём деления ядер урана. В процессе добычи, переработки и захоронения практически не выделяется углекислый газ. Марина Хвостова рассказывает, что при цепной реакции тяжёлые ядра распадаются на более лёгкие осколки с высоким уровнем энергии. Эти осколки замедляются в оставшемся объёме ядерного топлива и разогревают его. В результате выделяется колоссальное количество тепловой энергии.
Эксперт приводит такой пример: при делении ядер 1 кг урана выделяется такое же количество энергии, как при сжигании 2500 тонн каменного угля. Ядерную энергию используют на АЭС, кораблях, подводных лодках и космических аппаратах. А тепловую энергию, которую получают с помощью теплоносителей, например воды, передают из реактора на другие устройства АЭС и превращают в электрическую. Так, на станциях не сжигают топливо, парниковые газы не образуются, а энергию атома во всём мире признают «зелёной».
«По исследованиям МАГАТЭ, в глобальных масштабах ядерная энергетика позволяет ежегодно избегать примерно 600 млн тонн выбросов углерода. А это 8% общего современного глобального объёма выброса парниковых газов».
Марина Хвостова
А разве атомная энергия безопасна?
Люди помнят трагедии на Чернобыльской АЭС и японской «Фукусиме-1», поэтому связывают работу атомных станций с неминуемой катастрофой. Но на современных предприятиях уделяют повышенное внимание безопасности. Например, в Воронежской области АЭС нового поколения может выдерживать 8 баллов землетрясения по шкале магнитуд Рихтера. А оборудование некоторых реакторов в России снабжают ловушками расплава. Это ёмкости, которые в случае аварии защищают станцию от расплава активных зон реактора.
Марина Хвостова рассказывает, что сегодня в России действуют 11 АЭС, каждая из которых уже перешла к новой концепции безопасности. Современные станции регулярно проверяются независимыми органами: Ростехнадзором, ВАО АЭС и Международным агентством по ядерной энергетике. По данным АО «Концерн Росэнергоатом», с 1999 года на российских станциях не зафиксировали ни одного нарушения безопасности выше первого уровня шкалы INES, то есть минимального отклонения от разрешённого режима.
«В России реализуется инновационный проект “Прорыв”, который позволит исключить тяжёлые аварии на АЭС. В его рамках планируют создать новую платформу атомной отрасли, у которой нет аналогов в мире. С помощью технологий удастся исключить катастрофы на АЭС, вырабатывать электроэнергию, не накапливая облучённое ядерное топливо, и многократно повторно использовать отработавшее топливо. А это поможет снизить радиационную нагрузку».
Марина Хвостова
Как Россия борется с климатической катастрофой
Повлиять на изменения климата быстро не получится, но Россия следует парижскому плану и стремится прийти к нулевому выбросу CO2 уже к 2060-му. Для этого регионы запускают зелёные проекты, правительство формирует экологическую программу и поддерживает природоохранные инициативы.
Например, активные действия предпринимает Сахалин. В 2022 году в регионе запустили климатический эксперимент, цель которого — достичь углеродной нейтральности к 2025 году. Для этого восстанавливают 60 га леса вблизи местных деревень и в течение следующих шести лет высадят 21 млн лиственниц.
А ещё власти планируют создать безуглеродный город Экополис и полностью перевести транспорт в регионе на газомоторное топливо вместо нефти. Оно работает на основе сжиженного природного газа — самого экологически чистого из всех углеродов.
Сейчас на Сахалине уже вырос спрос на природный газ метан, а местные жители заправляются на газозаправочных станциях. Кстати, перевести машину на альтернативный вид топлива на острове можно бесплатно: автовладельцам возвращают 100% суммы за переоборудование машины, но не более 150 000 рублей. В среднем такой переход стоит 60 000–80 000 рублей.
Экологические инициативы не обошли стороной и Сибирь. Летом 2023 года в Якутии запустили проект борьбы с глобальным потеплением, который возглавил эколог Никита Зимов. Влиять на изменения климата решили с помощью травоядных животных. На территорию Плейстоценового природного парка привезли 24 бизона, которые будут поглощать траву и уменьшать её гниение. Так, скопления азота в регионе будут поглощаться растительностью до трёх циклов за год.
Другой интересный пример борьбы с изменениями климата — вторичное наполнение болот пресной водой. Болота притягивают больше углекислого газа и азота, чем другие природные объекты. А в России их почти 140 млн га, это около одной пятой территории страны. Чтобы уменьшить количество парниковых газов, учёные измеряют их уровень в воде, почве и осадках. А далее выкачивают из болот всю жидкость и запускают новый «цикл притяжения» — с помощью повторного орошения местности.
Россия — член ООН и регулярно участвует в международных климатических мероприятиях. Так, госкорпорация по атомной энергии «Росатом» в октябре 2023 года посетила конференцию в Австрии, где предложила, как решить проблему окончательного захоронения и переработки ядерных отходов. Проект назвали «Сбалансированный ЯТЦ», его основная задача — снизить объём и активность отработавшего сырья.
По проекту Россия предлагает другим странам услуги по экологичному содержанию и захоронению отработавшего топлива. Для этого среди всех отходов выделяют короткоживущие — с периодом полураспада до 30 лет. Их нужно побыстрее переработать, иначе после окончания срока сырьё станет опасным для человека и окружающей среды. Из топлива извлекают материал, который может делиться дальше, — его направляют повторно в следующий цикл топлива. Из оставшегося объёма выделяют долгоживущие отходы, их можно безопасно захоронить, так как использовать повторно не получится.
Долгоживущие отходы заключают в устойчивую матрицу — из стекла или в форму наподобие минерала. Происходит это так: радиоактивные отходы собирают в виде жидкого отработавшего топлива и добавляют в них химические реагенты. Формируется твёрдая масса, которую помещают в герметичные контейнеры и закапывают глубоко в почву. Технологии «Росатома» пользуются спросом у климатических партнёров России: Китая, Болгарии и Армении.
Пять фактов об изменении климата и ядерной энергетике, о которых вы не знали
- Россия занимает четвертое место в мире по выбросу парниковых газов. Лидирует Китай, на втором месте — США, а далее идут Индия, РФ и Япония.
- По данным «Росэнергоатома», атомные станции в России вырабатывают около 20% электроэнергии. В мире этот показатель колеблется на уровне 10%.
- У источников энергии есть показатель летальности. В 2013 году учёные проанализировали смертельные случаи, связанные с угольной, газовой и атомной энергетикой, и вывели показатель «смерть на тераватт-час». У атома он получился самым низким — 0,07% случаев, что в 38 раз меньше, чем у газа, и в 390 — чем у угля.
- В 2022 году производство атомной энергии снизилось на 4,3% из-за перерыва на техническое обслуживание многих французских АЭС, остановки энергоблоков в Германии и Бельгии. Ожидается, что с 2023 по 2025 год оно будет увеличиваться в среднем на 3,6% в год за счёт роста в Азиатско-Тихоокеанском регионе и возвращения Франции к этому источнику энергии.
- Более половины роста мировой атомной генерации до 2025 года приходится всего на четыре страны — Китай, Индию, Японию и Южную Корею.
Изменения климата кратко: что это и почему считается глобальной проблемой
- Основной маркер изменений климата — рост средней температуры на планете. В основном Земля нагревается из-за деятельности человека: выброса парниковых газов от сжигания нефти, угля и других ресурсов.
- Проблема изменения климата затрагивает весь мир: из-за потепления случаются природные катастрофы, гибнут животные, ухудшается здоровье человека.
- Выброс парниковых газов можно снизить до минимальных объёмов, если выбирать экологичные источники энергии. Среди них возобновляемые источники: солнце, вода и ветер, а также атомная энергетика.
- Благодаря современным технологиям и требованиям безопасности, АЭС — один из самых надёжных источников энергии. Его выбирают многие страны мира.
- Россия планирует снизить выброс углекислого газа в атмосферу до минимальных показателей к 2060 году. Для этого по всей стране запускают климатические проекты: переводят машины на альтернативное топливо, создают масштабные экосистемы и реализуют проекты по бережному обращению с отработавшим ядерным сырьём.
