Академик Бакытжан Жумагулов об экологии и истории

 

Специально для наших читателей публикуем очерк учёного в области вычислительной математики Бакытжана Жумагулова:

Одним из ключевых событий прошедшего недавно в китайском городе Ханчжоу саммита G20 стало сообщение о том, что два крупнейших эмитента загрязнений планеты – Китай и США (вместе они ответственны за 38% вредных выбросов) – ратифицировали глобальное Парижское соглашение по климату

Напомним, это соглашение было выработано на конференции по климату, собравшей на финише 2015 года беспрецедент­ное число участников, представлявших практически все человечество (195 стран мира). Цель была поставлена очень ответст­венная – впервые в мировой прак­тике достичь универсального и обязательного для выполнения соглашения, позволяющего эффективно бороться против изменения климата и ускорить переход общества к экономике, мало потребляющей углеродные технологии.

Итоговый документ Парижской конференции пришел на смену Киотскому соглашению в отношении выброса парниковых газов и стал новым системным ориентиром в продвижении человечества к безопасному и устойчивому развитию. Его ратификация странами, обладающими крупнейшими экономиками современного мира, по мнению Генерального секретаря ООН Пан Ги Муна, дала сильный импульс реализации соглашения.

Столь значительное внимание к данному вопросу не случайно. К сегодняшнему дню исследователями надежно доказано, что климат на Земле подвержен значительным изменениям. Причинами служат внешние (вариации светимости Солнца, орбиты Земли), планетарные (изменения рельефа, расположения и конфигурации материков, океанов и течений, извержения вулканов) и антропогенные (вызванные деятельностью человека) факторы. Все мы на себе ощущаем эти изменения, например, в том, что буквально на наших глазах нарастает частота и разрушительность экстремальных погодных явлений по всему миру.

Учеными установлено, что многие из неантропогенных факторов характерны длительным и повторяющимся действием (например, солнечная активность, дрейф континентов и др.). Их суперпозиция приводит к сложному изменению климата, в частности к повторяющимся ледниковым периодам: большим – эрам оледенения, которые могут быть реальной угрозой для цивилизации, и малым – не столь суровым периодам глобального относительного похолодания.

В частности, малый ледниковый период имел место в течение XIV–XIX вв. и был по средним температурам наиболее холодным за последние 2 тыс. лет. После него планета вступила в период глобального потепления – начиная с 20-х годов прошлого века температура начала сравнительно медленно, но устойчиво подниматься – это установленный факт.

И уже есть понимание, что это не только повышение температуры, но и сопутствующие климатические изменения, критически важные для мирового сельского хозяйства, экономики, окружающей среды, всей жизни человечества.

Другой вопрос: чем вызвано это потепление – естественными (выход из малого ледникового периода) или антропогенными причинами (выброс парниковых газов углеродной энергетикой)? К сожалению, современная нау­ка еще не может однозначно и бесспорно разделить эти два вида механизмов, поэтому до сих пор продолжаются споры между теми, кто главной причиной глобального потепления видит техногенное воздействие, и теми, кто уповает на его естественное происхождение.

Между тем на значимость ант­ропогенных причин указывает то, что их мощность, например в выбросе углекислого газа, стала сопоставимой или даже превышающей природные механизмы (антропогенная эмиссия оксида углерода, по оценкам Геологической службы США, в 130 раз превышает его количество, эмитированное вулканами). Поэтому вполне логичным будет считать, что потепление связано с некоей конечной комбинацией естественных и ант­ропогенных механизмов. А значит человечество в принципе в неких рамках уже может оказывать реальное регулирую­щее воздействие на процессы глобального потепления и связанные с ними климатические девиации в масштабах планеты. Принципиальное решение об оказании такого воздействия в общемировом масштабе было принято именно на конференции по климату в Париже.

Реализация его будет непрос­той, прежде всего в сфере энергетики, которой тем или иным образом необходимо будет сменить вектор своего развития с углеродного на альтернативное направление. Это потребует, в частности, колоссальных усилий предприятий-гигантов Азии, от которых в атмосферу поступает 24% мировых выбросов углекис­лого газа.

В этом плане важным событием, бесспорно, станет международная выставка «ЭКСПО-2017» «Энергия будущего», которая пройдет в Астане в следующем году. Ведь она будет первой выставкой такого ранга после парижской конференции.

Особую значимость
ЭКСПО-2017 придает и то, что она проводится на фоне продолжающегося геополитического кризиса и в стране, достаточно обеспеченной собственными углеродными ресурсами, которой, казалось бы, не столь актуально привлечение внимания к альтернативным источникам энергии, чему в основном и будет посвящена выставка. Более того, по мнению видных мировых политиков, прозвучавшему на IX Астанинском экономическом форуме, в сфере развития «зеленой» энергетики наша страна занимает лидирующие позиции в регионе, а Президент Н. Назарбаев является самым авторитетным политиком мира в данном направлении.

Все объясняется масштабом личности Нурсултана Абишевича­ как политика мирового уровня, занимающегося не только текущими вопросами в своей стране, но и проблемами глобальной значимости, имеющими непреходящую стратегическую ценность для развития всего человечества.

В сферу интересов Елбасы входит и активное участие в выработке будущей всемирной стратегии по адаптации к новым климатическим условиям, наступающим на земном шаре, и противостоянию угрозам, связанным с техногенной дея­тельностью человечества и излишне «карбонизированной» энергетикой и экономикой.

Достаточно вспомнить такие глубоко проработанные и затрагивающие многие ключевые сферы деятельности мирового сообщества инициативы Главы нашего государства, как Глобальная энергоэкологическая стратегия устойчивого развития в XXI веке, прогноз «Энергоэкологическое будущее цивилизаций» и программа партнерства «Зеленый мост», выдвинутые нашим Президентом и поддержанные на высшем общемировом уровне. По каждому такому воп­росу Глава нашего государства дает развернутое обоснование и выверенный вектор действий, опирающийся на фундаментальное научное знание и системное предвидение.

Совсем еще недавно главным аргументом необходимости поиска альтернативных источников энергии выступала угроза исчерпания запасов углеродного топлива (угля, нефти, газа) на Земле. Она, безусловно, имеется. Но известно и крылатое выражение о том, что «каменный век человечества закончился не потому, что у нас закончились камни». Это сказал Стивен Чу, американский физик, лауреат Нобелевской премии и бывший министр энергетики США.

И сегодня на первый план выходят уже другие проблемы: изменение глобального климата, нарушение теплового баланса планеты и состава атмосферы, проблемы отходов и доступа к ресурсам, сохранение биоразнообразия и безопасность энергокоммуникаций и т. д. Многие из них могут быть решены или, по крайней мере, уменьшены так называемой «декарбонизацией» экономики. То есть переходом от использования углеродного топлива на возобновляемые и более безопасные для окружаю­щей среды способы получения энергии – солнечной, ветровой, гидроэлектрической, геотермальной и др. В определенной степени сюда можно отнести и атомную, а в будущем, возможно, и термоядерную энергетику, но этот вопрос пока неоднозначен и требует более глубокой проработки и превентивного повышения гарантий их безопас­ности.

С самого своего возникновения человечество мечтает о том, чтобы необходимые ему ресурсы были безграничны. И это не такая уж беспочвенная мечта. По крайней мере, что касается энергоресурсов – переход на возоб­новляемые источники энергии станет важным шагом к реальному воплощению такой мечты, ранее казавшейся несбыточной.

Но это очень непрос­той путь. Практика многих стран показала, что переход на эти источники требует новых и весьма совершенных технологий, а также достаточно больших затрат. На сегодня в мире достигнуты определенные успехи в данной облас­ти. Растет выработка солнечной и ветровой энергии, и, например, установленные мощности всех ветрогенераторов к началу 2016 года уже превысили установленную мощность мировой атомной энергетики. Ключевым фактором такого развития выступает совершенствование технологий как самого производства энергии, так и ее аккумулирования, а также сопряжения с общими электросетями. Пос­ледние направления особенно важны в силу непостоянства действия источников (ветра, солнца) и резко обостряются при увеличении масштабов производства энергии.

Но цена энергии – это пока самый проблемный фактор для перехода к «зеленой» экономике и «зеленой» энергетике. Она напрямую зависит от эффективнос­ти используемых технологий, которые сегодня модернизируются по-настоящему «взрывными» темпами. Еще 10 лет назад возобновляе­мая энергетика была де-факто неконкурентоспособна по цене энергии практически по всему миру (за исключением локальных ниш, куда было крайне трудно доставить углеродные ресурсы). Теперь же благодаря новейшим разработкам расходы сократились в несколько раз, и этот процесс продолжается. Это очень яркий пример эффективности единения интересов науки, инженерии и бизнеса, за которым большое будущее.

Еще один аспект. Расширение использования возобновляемых источников энергии вносит принципиальные изменения и в энергетику в целом. Если сегодня промышленно развитые страны производят основную часть электроэнергии централизованно, на больших электростанциях, таких как тепловые электростанции, АЭС, ГЭС, то новые подходы требуют перехода к концепции распределенной энергетики. При этом теряется былое четкое разделение производителей и потребителей энергии – часть потребителей становится и производителями энергии как для собственных нужд, так и для поставки излишков в общие сети.

Распределенная энергетика имеет целый ряд особенностей и преимуществ перед централизованной. Она дает возможнос­ти, в частности снизить потери электроэнергии при транспортировке из-за максимального приближения электрогенераторов к потребителям, уменьшить нагрузку магистральных линий электропередачи, повысить безопасность и надежность электроснабжения местным резервированием мощностей и купированием аварий на цент­ральных элект­ростанциях и ЛЭП, снизить воздействие на окружающую среду. Это позволит не только уменьшить негативное влияние человеческой деятельности на нашу планету, но и лучше противостоять кризисным явлениям и иным современным вызовам и угрозам для энергетики, экономики и социальной сферы стран мира.

В свою очередь, такой подход требует и внедрения принципиально новых подходов и технологий управления энергосетями. В этом – еще одно почти не паханное поле для работы ученых и инженеров.

В свете уже признанной необходимости продвижения человечества в данном направлении инициатива Президента Респуб­лики Казахстан Н. Назарбаева­ о проведении
ЭКСПО-2017 «Энергия будущего» в Астане, впервые озвученная в испанской Сарагосе в 2008 году, становится все более актуальной. Ее проведение стало одним из ключевых национальных и глобальных проектов Казахстана, который, как не раз отмечал
Нурсултан Абишевич, является историческим событием.

Глава государства подчеркивает, что «…на выставках «ЭКСПО» все государства мира показывают свои лучшие технологические, научные, культурные достижения. Они формируют новую повестку глобального развития». При этом Елбасы выделил три главных фактора очень непростой победы Астаны в конкурентной борьбе за проведение данной выставки: «Во-первых, это признание нашей столицы как центра, достойного принять событие всемирного ранга. Во-вторых, выбор в пользу Казах­стана говорит о высокой оценке успехов нашего государства и подчеркивает перспективы его развития, как и всего Евразийского региона. В-третьих, победе помогла актуальность предложенной нами темы – «Энергия будущего».

Эти факторы действуют и сегодня, когда до открытия
ЭКСПО остается уже чуть более полугода. Именно они, вместе с глубоким пониманием глобальной проблемы, помогли выстроить уникальные концепцию, цели и содержание выставки. Она задумана как широкомасштабный проект, темой которого является энергия как фактор, определяющий существование сообществ и повседневную жизнь человека в этих сообщест­вах. Будут представлены стратегии, программы и технологии, достижения, направленные на развитие устойчивых источников энергии, повышение надежности и эффективности энергоснабжения, использование возобновляемых источников энергии, развитие энергосберегающего производства и эффективного использования энергетических ресурсов. Кроме того, как отметил председатель правления АО «НК «Астана
ЭКСПО-2017» Ахметжан Есимов, будет организован специальный павильон «Зона лучших прак­тик» для представления самых впечатляю­щих и эффективных мировых проектов, отбором которых занимается специальная международная комиссия. В нее входят ученые с мировыми именами, включая и лауреатов Нобелевской премии.

В дополнение к демонстрации достижений стран-участниц, которых будет свыше 100, Казахстаном уже при строительстве объектов и проведении мероприятий закладывается использование новейших технологий в соответствии с темой «Энергия будущего», и они будут показываться посетителям «вживую», во всей полноте своей практической реализации. Таким образом, уровень демонст­рации достижений в данной сфере ожидается очень высоким.

Но не менее важен и живой обмен мнениями по ключевым проблемам будущего, творческое обсуждение базовых направлений научных исследований и инженерных разработок, совершенствования технологий, прогноз последст­вий изменений энергетического будущего человечества. Для этого в рамках ЭКСПО запланировано проведение уникального научного мероприя­тия – Всемирного конгресса инженеров и ученых WSEC 2017. Его главными организаторами выступают Национальная инженерная академия РК и Казахстанская национальная академия естественных наук. Тема конгресса «Энергия будущего: инновацион­ные сценарии и методы их реализации» полностью коррелируется с тематикой всемирной выставки. Поэтому он даст весомый синергетический эффект в раскрытии, осмыслении и практичес­ком воплощении потенциала
ЭКСПО-2017, станет залогом новой роли и востребованнос­ти науки, технологий и инноваций в новой эффективной и низкоуглеродной экономике стран, вступающих на путь энергетической модернизации.

Идея конгресса, аналогичного которому еще не было в мировой практике, вызвала большой интерес и поддержку авторитетных международных организаций: Международного агентства по возобновляемым источникам энергии IRENA, Института наук и технологий Masdar, некоммерческой организации по учреж­дению меж­дународной премии «Глобальная энергия», Total (Франция), Siemens (Германия), Университета Ольденбурга (Германия) и других.

На сегодня определены более 500 потенциальных участников из 80 стран, среди которых лауреаты Нобелевской премии и международной премии «Глобальная энергия», известные эксперты, видные ученые и инженеры в сфере энергетики. Конгресс поддержан министерст­вами энергетики, иностранных дел, образования и науки Казахстана, Международной инженерной академией (в ее состав входят 46 стран), Российской академией естественных наук, Федерацией инженерных институтов исламских стран, FEIIC (в состав входит 21 страна), Меж­дународным агентством IRENA (в составе – 181 страна).

Тематика конгресса очень обширна, его работа будет проходить по пяти основным направлениям: «Перспективы и сценарии развития мировой энергетики до 2050 года», «Баланс энергетической трилеммы: безопасность, доступность и экологическая устойчивость», «Тренды развития мировых энергоресурсов», «Энергетический рынок» и «Кадровое науч­ное обеспечение».

В плане подготовки к конгрессу уже проведена предварительная «обкатка» планируе­мых подходов. На специальной панельной сессии «Энергия будущего: глобальные тренды и технологии» IX Астанинского экономического форума проведено заслушивание и обсуж­дение работ по его тематике. Сессия вызвала большой интерес международного научно-инженерного сообщества, в дискуссиях приняли участие выдающиеся ученые с мировыми именами, подтвердившие правильность выбора концептуальных положений, тематики и организацион­ных механизмов подготовки WSEC 2017.

Поэтому есть уверенность, что взаимодополняющие итоги всемирного конгресса и международной выставки «ЭКСПО-2017» дадут важный кумулятивный эффект в развитии энергетического потенциала современного мира, позитивно повлияют и на экономическое, энергетическое, индустриально-инновационное развитие Казахстана, у которого появляется уникальный шанс аккумуляции самых передовых идей и разработок энергии будущего мира.

При этом энергетика как одна из базовых основ реальной экономики и социальной сферы страны не должна подвергаться рискам недостаточно обоснованных резких перемен, чему есть целый ряд примеров в мировой практике. Напротив, она должна развиваться устойчиво и планомерно, сочетая восприимчивость нового с эффективным использованием уже наработанного потенциала и ресурсов. В этом отношении радует взвешенная позиция Министерства энергетики РК во главе с минист­ром Канатом Бозумбаевым. В долговременных планах министерства как интенсивный рост использования возобновляемых источников энергии (8-кратное увеличение доли ВИЭ до 2025 года), так и пристальное внимание к эффективности традиционных видов энергетики.

Думаю, подобный подход нам нужно продвигать и в развитии научно-инженерного потенциа­ла, определяющего будущее страны в данной сфере, решая дву­единую задачу.

Во-первых, быть на острие общемирового прогресса, активно участвовать в решении глобальных проблем и задач современности.

Во-вторых, относиться максимально прагматично к энергетическим инновациям и реалиям – подхватывать и развивать прогрессивное, но не забывать о существующей энергетике и богатой сырьевой базе страны – в этом у нас значительное преимущество.

Именно такое сочетание демонстрирует политический курс Главы нашего государства ­Нурсултана Назарбаева – сочетание научного предвидения, заботы о будущем и осознанного прагматизма. Оно реально укрепляет позиции Казахстана в глобальном сообществе, поддерживает устойчивость курса на развитие и продвижение вперед даже в самые жестокие штормы и тайфуны нынешнего очень непростого времени.