Как нам избежать климатической катастрофы. Решения, которые у нас есть. Прорывы, которые нам нужны

Это гипотетический пример. Никто не считает, что Токио должен получать всю электроэнергию от ветра и хранить ее в имеющихся на сегодня аккумуляторах. Я использую этот пример, чтобы подчеркнуть, как сложно и дорого хранить электроэнергию в больших объемах, но это одна из проблем, требующая решения, если мы собираемся получать значительный процент чистой электроэнергии из нестабильных источников.

А чистой электроэнергии нам понадобится намного больше уже в ближайшие годы. Большинство экспертов считают, что по мере электрификации других высокоуглеродных процессов, таких как производство стали и работа транспорта, мировой объем производства электроэнергии придется удвоить или даже утроить к 2050 году. И это без учета роста населения и того факта, что люди будут богатеть и нуждаться в большем количестве электроэнергии. Мир повысит ее потребление более чем в три раза.

Поскольку солнце и ветер ненадежны, придется увеличить мощность электростанций и производить больше электроэнергии. (Мощность показывает, сколько электроэнергии можно теоретически произвести при самом сильном солнце и самом сильном ветре; выработка — реальный объем, учитывающий колебания, закрытие энергетических станций на ремонт и другие факторы. Выработка всегда ниже, чем мощность, а в случае таких нестабильных источников, как солнце и ветер, — намного ниже.)

С ростом производства электроэнергии и повышения роли солнца и ветра полный переход на безуглеродную электроэнергию в Америке к 2050 году потребует дополнительных 75 гигаватт мощности ежегодно в течение 30 лет.

Много ли это? За последние 10 лет мы добавляли в среднем 22 гигаватт в год. Теперь нужно увеличить этот показатель в три раза и удерживать этот темп еще три десятка лет.

Будет чуть проще, когда мы сделаем солнечные батареи и ветрогенераторы дешевле и эффективнее — то есть когда придумаем, как получать из солнечного света и ветра еще больше энергии. (На сегодня лучшие солнечные панели преобразуют в электроэнергию меньше четверти солнечного света, а теоретическая верхняя граница самого распространенного коммерческого типа панелей составляет около 33%.) Когда коэффициент конверсии вырастет, мы сможем получать больше энергии с той же площади земли, что будет весьма полезно для широкого применения этих технологий.

Но более эффективных панелей и турбин недостаточно, поскольку есть колоссальная разница между строительством в XX веке и нашими потребностями в XXI веке. Местоположение играет ключевую роль.

С момента появления электросетей почти все электростанции в Америке располагались неподалеку от стремительно растущих городов: было удобно использовать железные дороги и трубопроводы для транспортировки ископаемого топлива с места добычи на электростанции, где его сжигали и производили электроэнергию. А значит, американские электросети нуждаются в железных дорогах и трубопроводах для транспортировки топлива на большие расстояния до электростанций, а затем в линиях электропередачи для подачи электричества на короткие расстояния в города.

Для солнечной и ветровой энергии эта модель не подходит. Солнечный свет невозможно транспортировать в железнодорожной цистерне на электростанцию — его нужно преобразовывать в электроэнергию прямо на месте. Однако почти все солнце в Америке находится на юго-западе, а ветер — на Великих равнинах, далеко от крупных городов.

В двух словах, перебои — основной фактор, который повышает цены на безуглеродное производство электроэнергии. Именно по этой причине города, которые пытаются перейти на зеленые источники энергии, все равно дополняют солнечную и ветровую энергию другими источниками, такими как газовые электростанции, которые можно включать и выключать по требованию, а эти так называемые пиковые электростанции даже с натяжкой нельзя назвать безуглеродными.

Внесем ясность: нестабильные источники энергии, такие как солнце и ветер, могут сыграть важную роль в стремлении к нулевым выбросам. По сути, другого пути у нас нет. Причем перейти на возобновляемые источники нужно как можно быстрее — там, где это экономически целесообразно. Удивительно, насколько снизилась стоимость солнечной и ветровой электроэнергии за последние 10 лет: солнечные фотоэлементы, к примеру, с 2010 по 2020 год подешевели в 10 раз, а стоимость полноценной системы солнечной энергетики снизилась на 11% за один только 2019 год. В основном этот спад вызван тем, что мы учимся на своем опыте: чем чаще мы что-то делаем, тем лучше у нас получается.

Однако нам еще предстоит устранить препятствия, которые мешают использовать возобновляемые источники с максимальной пользой. К примеру, многие считают, что американская электросеть представляет собой единую систему, но на самом деле это не так. Нет одной электросети; их много, и они разрозненные, поэтому электроэнергию можно доставлять только в те регионы, где она производится. Аризона может продавать излишек солнечной электроэнергии соседям, но не штатам на другом конце страны.