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

Геотермальные источники внесут весьма скромный вклад в мировое производство электроэнергии, и все же эти проблемы стоит последовательно решать, примерно так, как это сделали с автомобилями. Компании работают над различными инновациями, которые будут опираться на технические достижения, значительно повысившие продуктивность бурения нефти и газа в последние годы. К примеру, разрабатываются более точные приборы для сейсморазведки, позволяющие легче находить геотермальные источники. Для безопасной и эффективной организации скважин применяется горизонтальное бурение. Так технологии, изначально разработанные для добычи ископаемого топлива, помогают приблизиться к нулевым выбросам.

ХРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Аккумуляторы. На изучение аккумуляторов я потратил намного больше времени, чем представлял вначале. (И потерял на аккумуляторных стартапах больше денег, чем мог себе вообразить.) К моему удивлению, несмотря на все ограничения литий-ионных аккумуляторов — которые питают ваш ноутбук и мобильные телефоны, — ничего лучше мы пока не придумали. Изобретатели изучили все металлы, которые можно использовать для изготовления аккумуляторов, и оказалось, что вряд ли удастся найти материал, позволяющий значительно улучшить их. Я думаю, что современные аккумуляторы можно усовершенствовать в три раза, но никак не в пятьдесят.

Все же увлеченных изобретателей это не останавливает. Я встречал блестящих инженеров, которые работают над созданием дешевых аккумуляторов, способных хранить энергию для нужд целого города (так называемое сетевое накопление энергии), причем достаточно долго, чтобы пережить сезонные колебания. Один изобретатель, которым я восхищаюсь, работает над созданием аккумулятора на жидком металле вместо твердого, который применяется в традиционных аккумуляторах. Смысл в том, что жидкий металл позволил бы хранить и быстро доставлять намного больше энергии — как раз то, что нужно для питания целого города. Технология уже протестирована в лаборатории, и теперь команда старается сделать ее достаточно дешевой и экономичной и доказать, что она работает в реальных условиях.

Другие ученые работают над так называемым проточным аккумулятором, когда электролиты хранятся в раздельных баках, а затем за счет давления, создаваемого насосами, их пропускают через специальную ячейку, где и производится электрический ток. Чем больше баки, тем больше энергии можно хранить, а чем больше аккумулятор, тем он экономичнее.

Гидроаккумулирующая электростанция. Это метод хранения электроэнергии, которой хватит на целый город, и работает он следующим образом: когда электроэнергия дешевая (например, когда сильный ветер быстро крутит турбины), вы закачиваете воду в резервуар на холме; затем, когда спрос на электроэнергию возрастает, вы выпускаете воду вниз так, чтобы она крутила турбину и преобразовывала энергию в электричество.

Это самый распространенный вид сетевого хранения электроэнергии в мире. К сожалению, он мало что дает. Десять крупнейших гидроаккумулирующих электростанций в Соединенных Штатах могут хранить столько энергии, сколько страна потребляет меньше чем за час. Думаю, вы представляете, почему проект не стал популярным: чтобы под действием насосов загнать воду на холм, нужен большой резервуар для воды и, конечно же, холм. Без этих двух условий ничего не получится.

Несколько компаний работают над альтернативными вариантами. Одна из них изучает, можно ли использовать что-то, кроме воды, например гальку. Другая разрабатывает сценарий, который позволит обойтись без холма: воду закачивают под землю, держат ее там под давлением, а потом выпускают, когда нужно крутить турбины. Если этот подход сработает, будет чудесно, потому что мы избавимся от проблем с наземным оборудованием.

Термальное хранение. Технология заключается в том, что мы используем для нагревания определенного материала дешевую электроэнергию. Затем, когда понадобится больше электричества, мы обратим накопленное тепло в электроэнергию с помощью термодвигателя. Производительность составляет 50–60%, и это неплохо. Инженеры знают многие виды материалов, которые долго сохраняют тепло, практически не теряя энергии; самый многообещающий подход — хранить тепло в расплавах солей.

В TerraPower мы пытаемся придумать, как использовать расплавы солей (если мы сможем построить электростанцию), чтобы не пришлось конкурировать с солнечной энергией в течение дня. Скорее всего, мы будем хранить тепло, выработанное днем, и преобразовывать его в электричество ночью, когда недоступна дешевая солнечная энергия.

Дешевый водород. Надеюсь, нас ждут серьезные прорывы в сфере хранения электроэнергии. Но вполне возможно, что появятся инновации, на фоне которых все эти идеи покажутся устаревшими — точно так же, как с появлением компьютеров сразу исчезла необходимость в пишущей машинке.