Ископаемое будущее. Почему глобальное процветание человечества требует больше нефти, угля и природного газа

Ископаемое топливо можно использовать для всего - от кухонной плиты в Индии до горнодобывающего предприятия на Аляске, от электростанции в Южной Африке до самолета, который можно заправить во всех уголках мира.

Большая часть непревзойденных экономических инноваций и достижений, которые позволили сделать ископаемое топливо сверхрентабельным, основана именно на замечательных свойствах ископаемого топлива и, следовательно, по существу не может быть перенесена на источники энергии без этих свойств.

Рассмотрим тот аспект современного производства энергии, который, по общему мнению, легче всего заменить ископаемым топливом: сегодняшняя доступность недорогой, глобальной и востребованной электроэнергии.

В современных электрических сетях миллиарды людей по всему миру имеют возможность по требованию получать питание от любого мыслимого типа стационарных машин - стиральной машины, которая экономит нам часы физического труда в день, светильников, которые добавляют к нашим вечерам часы, полные возможностей, точного медицинского оборудования, которое спасает жизни, и любого из десятков других устройств, которые мы подключаем к сети.

И современные электросети могут постоянно подстраиваться под постоянно меняющийся объем спроса на электроэнергию со стороны этих устройств.

Достижение дешевой, глобальной, востребованной электроэнергии в подавляющем большинстве случаев связано с двумя видами топлива - углем и природным газом, замечательные свойства которых производители энергии использовали в четырех ключевых элементах экономической эффективности современной электроэнергии: (1) базовая мощность, (2) мощность, следующая за нагрузкой, (3) пиковая мощность и (4) крупные, относительно локальные электростанции.

Базовая мощность: Высоконадежный и стабильный источник электроэнергии для удовлетворения гарантированного спроса в сети в определенный момент времени. Стабильность способствует экономичности за счет чрезвычайно эффективного использования энергии. Основным видом топлива для базовой мощности является плотный, богатый уголь, который легко найти, легко хранить в больших количествах (чтобы избежать перебоев в поставках) и легко транспортировать, что делает его недорогим источником базовой мощности практически в любой точке мира, а также отличным источником следующего ключевого элемента недорогой глобальной электроэнергии по требованию: мощности, следующей за нагрузкой.

Мощность, следующая за нагрузкой: Постепенно меняющийся источник электроэнергии для удовлетворения ожидаемых изменений спроса в сети в определенное время. Например, мощность, следующая за нагрузкой, будет увеличиваться в то время суток, когда ожидается большая промышленная активность или большое количество кондиционеров в жилых помещениях. Хотя следование за нагрузкой не является столь же энергоэффективным, как базовая мощность, оно все же достаточно энергоэффективно, поскольку повышается и понижается медленно, а не быстро (в стиле движения "стоп-энд-гоу", классического убийцы топливной эффективности).

Пиковая мощность: Высококонтролируемый, гибкий источник энергии, который может циклически увеличиваться и уменьшаться в зависимости от непредсказуемых колебаний спроса. Это более дорогостоящий источник энергии, поэтому энергосистемы стремятся использовать как можно больше базовой мощности и мощности, следующей за нагрузкой. Ведущим видом топлива для пиковой мощности является природный газ, который, будучи газом, гораздо легче быстро регулировать, чем твердое топливо, такое как уголь. Природный газ также может отлично подойти для поддержания нагрузки и даже для базовой мощности, особенно если он расположен на одном континенте; как газ его легко и экономически эффективно транспортировать по трубопроводу по суше, но не так много по воде (хотя это улучшается при использовании "сжиженного природного газа").

Крупные, относительно локальные станции: Выработка электроэнергии на крупных станциях, расположенных относительно недалеко от домов потребителей. Это обеспечивает экономию масштаба, которую никогда не смогли бы достичь небольшие станции, обслуживаемые домовладельцами, при минимизации больших затрат, связанных с линиями передачи электроэнергии на большие расстояния. Крупные, относительно локальные станции возможны при использовании угля и природного газа, поскольку их можно легко и экономически эффективно транспортировать куда угодно, а затем сжигать в относительно небольшом центральном месте. В отличие, скажем, от солнечных и ветряных электростанций, которые требуют разрастающихся установок, основанных на том, где больше всего солнца и ветра, независимо от того, где находятся люди.

Эти ключевые элементы современной, недорогой, глобальной электроэнергии по требованию не только были разработаны на основе специфических свойств угля и природного газа, но и использование этих видов топлива в современной электроэнергетике было усовершенствовано путем постоянного улучшения до невероятной степени.