Новая карта мира. Энергетические ресурсы, меняющийся климат и столкновение наций

«У нас нет технологий, которые могли бы довести энергетический поворот до полного отсутствия углерода», – категорично заявляет Эрнест Мониз, профессор Массачусетского технологического института и бывший министр энергетики Соединенных Штатов. Какие же технологии могут ускорить энергетический поворот и придать ему новую форму? В новом исследовании «Развитие ландшафта инноваций в области чистой энергетики», проведенном под нашим с Монизом руководством по заказу фонда Гейтса и организации Breakthrough Energy Coalition, указаны 23 технологии, обладающие наиболее высоким прорывным потенциалом с точки зрения энергетического перехода. Они разделены по девяти категориям: технологии хранения электроэнергии и производства аккумуляторов решают проблему прерывистости, мешающую полномасштабному использованию энергии ветра и солнца. Усовершенствованные атомные реакторы и небольшие атомные реакторы нового поколения позволят дать новый старт безуглеродной атомной энергетике. В настоящий момент в Соединенных Штатах насчитывается более 60 перспективных исследовательских проектов в области атомной энергетики, развиваемых частным сектором[465].

«А что с водородом?» – этот вопрос раздается рефреном уже много лет. После фальстарта опять делается акцент на применении водорода в топливных элементах в стационарных условиях и на автомобилях (в качестве альтернативы электромобилям), а также в качестве замены природного газа для отопления. В этом нет особенного волшебства. Водород уже широко используется в нефтепереработке и производстве удобрений. Являясь самым распространенным химическим элементом, водород практически не существует в природе сам по себе, кроме редких исключений. Водород в чистом виде получают, расщепляя молекулы. Сегодня большую часть водорода получают из природного газа и каменного угля (типичная молекула природного газа состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода). Его также можно получать методом электролиза, пропуская электрический ток через воду. Получить электрический ток можно с помощью возобновляемых источников энергии, которые, в свою очередь, дают возможность воспользоваться избытком электроэнергии, получаемой на солнечных и ветряных электростанциях, – и избежать выбросов СО₂. По некоторым оценкам, это могло бы довести долю водорода в энергетическом балансе до 10–25 %. Но для того, чтобы добиться масштабных результатов, необходимы использование достижений технологического прогресса, серьезные меры по сокращению издержек и очень большие вложения в инфраструктуру[466].

Передовые технологии, включая 3D-печать, могли бы оказать очень сильное влияние на использование энергии посредством, среди прочего, исключения транспортных издержек из стоимости. Новые технологии для зданий могли бы сделать их более энергоэффективными. Модернизация энергосетей и строительство умных городов могли бы стимулировать использование цифровых технологий, повысить устойчивость и создать двусторонний обмен между поставщиками и потребителями электроэнергии.

Вопросом критической важности будет крупномасштабное снижение эмиссии углерода. Сюда входит улавливание, использование и хранение углерода; адаптация фотосинтеза к переходу от солнечного света и растений непосредственно к топливу и биологическое связывание углерода в растениях. Улавливание углерода считается необходимым для того, чтобы сделать мир полностью свободным от эмиссии углерода. Международная группа экспертов ООН по изменению климата отводит важную роль улавливанию углерода в своем наборе мер по борьбе с изменением климата. Так же поступает и Международное энергетическое агентство[467].

Улавливание углерода является неотъемлемой частью работы естественной экосистемы – легких мира. Что делают растения? Они абсорбируют СО₂ из атмосферы, хранят углерод в стволах деревьев или в корнях растений и высвобождают кислород, выпуская его в воздух и давая возможность живым организмам дышать. Не зная об этом, крестьяне, возделывающие свои посевы, занимаются улавливанием углерода точно так же, как делали их предки 12 000 лет назад, когда сельское хозяйство только зарождалось.

Ближе к концу первого десятилетия текущего века отмечался всплеск внимания к идее улавливания СО₂, особенно на угольных электростанциях, сжимания его до жидкого состояния и последующей транспортировки по трубопроводам в подземные хранилища. Было запущено несколько проектов, они оказались дорогостоящими, требовали участия тяжелого машиностроения и развивались очень медленно.