Барьеры "зеленой" энергетики
Каковы основные вызовы на пути глобального энергоперехода?
Локомотивами "зеленой" трансформации традиционно выступают богатые, развитые страны (в первую очередь государства Евросоюза), и именно они до последнего времени шли в авангарде энергоперехода, климатической политики и задавали глобальный курс.
Но важно отметить, что энергопереход – это очень дорого. По оценкам OilPrice, он обойдется миру в $40 трлн до 2050 года. Это примерно половина годового совокупного мирового продукта.
Неудобная энергетика
В рамках энергоперехода упор предлагается делать на развитии солнечной и ветряной энергетики, в последние годы большие надежды стали возлагать на водород. Гидроэнергетика не рассматривается как универсальный инструмент, поскольку развивающийся мир сталкивается с масштабной проблемой нехватки пресной воды, а в развитых странах гидроэнергетический потенциал в значительной степени освоен. Так, например, если в России гидроэнергетический потенциал реализован лишь на 20%, то в Австрии – на 75%, в Италии – на 90%. Геотермальная и приливная энергетика, а также биоэнергетика развиваются значительно более скромными темпами.
Тренд на активизацию использования энергии ветра и солнца в развитых странах был задан в начале 2000-х годов мощным субсидированием. Сегодня, согласно данным BP, доля ВИЭ (без крупной гидроэнергетики) в энергобалансе ЕС составляет порядка 11%, США – 7%, Японии – 7%, Австралии – 8%. И к настоящему моменту многие страны уже столкнулись с рядом трудноразрешимых проблем.
Главный недостаток солнечной и ветряной энергетики, который на данном этапе технологического развития не может быть устранен, – это нестабильность выработки. В результате солнечная и ветровая энергетика нуждаются в балансировке – либо с использованием крупных накопительных систем (такие технологии пока недоступны), либо с помощью резервов традиционной генерации.
Второй важнейший недостаток: для размещения мощностей ветряной и солнечной генерации требуется огромная территория по сравнению с объектами традиционной генерации. Уже сегодня в Европе наблюдается нехватка свободных площадей для сооружения парков ВИЭ.
Постепенно растет сопротивление населения: высокие ветрогенераторы видны за километры и поэтому неприятны с визуальной точки зрения, а также издают шум. Поэтому, например, в Германии в результате сильного сопротивления населения развитие ветровой наземной генерации фактически остановилось. Аналогичные процессы происходят во Франции. Но и на море ветрогенераторы причиняют не меньше неудобств – они могут мешать судоходству, рыболовству и фауне.
Подводная часть айсберга
Кроме того, существующие технологии использования ВИЭ требуют использования большого количества цветных металлов, металлов платиновой группы и редкоземельных металлов (РЗМ), необходимых для производства установок ВИЭ и аккумуляторных батарей для электромобилей. Так, в солнечной энергетике высока зависимость от меди, алюминия и хрома, в ветроэнергетике – от меди, цинка и РЗМ, в геотермальной энергетике – от никеля и хрома, а для производства электромобилей и аккумуляторов нужны медь, кобальт, никель, литий, РЗМ и алюминий. Этого сырья в мире относительно мало и цены на него растут высокими темпами.
Производство упомянутых металлов также связано с серьезным негативным воздействием на окружающую среду: работы по добыче часто ведут к изменению ландшафта, разрушению почв и горных пород, нарушению гидрологического режима. Например, в процессе извлечения из недр лития, который, как правило, добывается в местности, где у населения уже сейчас есть проблемы с водоснабжением, нагрузка на водоемы увеличивается еще больше.
Также остаются неразрешенными проблемы утилизации компонентов для ВИЭ и аккумуляторов для электромобилей, в результате которой также наносится вред окружающей среде.
В целом строительство генерирующих мощностей возобновляемой энергетики в значительной степени более материалоемкое, чем объектов традиционной генерации. Так, для создания 1 ТВт мощностей газовой, угольной или атомной генерации требуются многократно меньшие объемы таких материалов, как цемент, сталь, стекло, чем для строительства 1 ТВт мощностей ветровой, геотермальной и солнечной генерации (последняя является наиболее ресурсозатратной: для сооружения 1 ТВ солнечной энергетики необходимо свыше 16 тыс. т материалов). Для производства стали и цемента в настоящее время в мире в основном используется уголь. Для изготовления и установки ветровой турбины мощностью 2 МВт требуется около 150 т угля, а таких турбин нужно построить тысячи… Таким образом, если рассматривать полный жизненный цикл установки ВИЭ, то вырабатываемая ею электроэнергия пока является далеко не безуглеродной и не экологичной.На фоне всех указанных проблем и с учетом взлета цен на углеводороды как в США, так и в Европе вновь растет интерес к атомной энергетике – об этом свидетельствует предложение Еврокомиссии о ее включении в "зеленую" таксономию ЕС в качестве переходной технологии, а также недавнее выделение $6 млрд для продления ресурса АЭС в Соединенных Штатах.
Также одним из новых направлений развития альтернативной энергетики, на которое сейчас возлагаются большие надежды, является водородная энергетика. При этом водороду отводится важная роль накопителя энергии для балансировки нестабильной генерации на основе ВИЭ.
Как победить энергетическую бедность
На сегодняшний день человечество остро нуждается в энергии: согласно данным ООН, почти 800 млн человек во всем мире не имеют устойчивого доступа к электроэнергии, а примерно у трети населения планеты (около 2,6 млрд человек) нет доступа к чистым и безопасным источникам энергии для приготовления пищи.
Необходимо добавить также, что увеличению энергопотребления будет способствовать обостряющаяся проблема доступа к воде. Опреснение воды – крайне энергозатратный процесс. Так, для производства 1 куб. м пресной воды из морской требуется энергия в объеме от 3 до 10 кВт·ч.
В этих условиях для многих государств первостепенное значение приобретает та энергия, которая способна стать надежным базисом для социально-экономического развития.
Да, практически все страны мира приняли концепцию энергоперехода, разработали или разрабатывают национальные стратегии по снижению выбросов СО2 и достижению климатической нейтральности. Но на первом месте для них по-прежнему стоят проблемы собственного социально-экономического развития на устойчивом энергетическом фундаменте. У каждого государства свои условия и потребности в энергии. У каждого источника энергии и технологии – свои ограничения, положительные и отрицательные стороны.
Поскольку значительная часть мира – страны с высокой плотностью населения – нуждаются в больших объемах энергии, то можно ожидать, что в перспективе подходы к проблематике энергоперехода будут переосмыслены. Фокус сместится с климата на экологию в целом: больше внимания будет уделяться рациональному использованию природных ресурсов. Причем практически всех без исключения природных ресурсов с учетом полного жизненного цикла изделий. Возрастет важность безопасности и устойчивости, а также долговечности, надежности и ремонтопригодности промышленной продукции.
Наиболее предпочтительными будут технологии замкнутого цикла. Можно также прогнозировать, что будут востребованы все без исключения источники энергии при совершенствовании технологий их использования как в сторону повышения КПД установок и оборудования, так и с точки зрения снижения нагрузки на окружающую среду.