Пролог: Мегатренд альтернативной энергетики в эпоху соперничества великих держав

Устранение перебоев увеличивает затраты на внедрение и без того дорогостоящих альтернативных источников энергии. Даже сейчас для стабилизации энергоснабжения необходимо поддерживать большие запасы ископаемого топлива, что в значительной степени сводит на нет смысл инвестирования в альтернативную энергетику. Кроме того, могут возникнуть ситуации, когда избыточные мощности будут представлять собой опасность для энергосистемы. Для обеспечения стабильности поставок все равно необходима обычная инфраструктура. Это влечет за собой строительство резервных генераторов природного газа, поскольку атомные или угольные станции не могут быть запущены в мгновение ока. Помимо этого, для подключения регионов с меньшей прерывистостью – например, ветреных или солнечных пустынь или равнин – к основным сетям потребуется дорогостоящая инфраструктура.

Проблема прерывистости не является неразрешимой. Электрические сети способны адаптироваться к переменным нагрузкам от газовых, гидро-, атомных и угольных электростанций. В случае с ветром с прерывистостью можно справиться, если уровень его использования ниже 20–25 % от мощности сети. Сложнее, когда энергия ветра составляет бо́льшую часть общего энергоснабжения сети, поскольку переменная сила ветра может потребовать резервной генерации в периоды спада и привести к непроизводительным затратам энергии при сильном ветре. Решение этой проблемы требует комплексного подхода к разработке новых форм хранения и использования энергии. Отсюда также вытекает необходимость обеспечения сетей возможностью перенаправления энергии при необходимости[292].

1.2.2. Недостатки передачи: улучшение существующей сети

Отсутствие адекватной инфраструктуры передачи энергии представляет собой серьезную проблему для широкого применения альтернативной энергетики. Массовое внедрение технологий использования возобновляемых источников энергии повлияет на электросети. Например, гибридные электромобили и прочий электротранспорт требуют нового подхода к управлению электросетями с соответствующими инвестициями и расходами на крупномасштабные ветровые и солнечно-тепловые электростанции[293]. Разнообразие источников энергии также поднимает вопрос об интеграции производимой энергии в региональные и международные системы электропередачи[294]. Тем не менее уже разрабатываются решения этих проблем, о чем свидетельствует последовательное снижение стоимости солнечной энергии[295].

По общему признанию, альтернативная энергетика требует сложной инфраструктуры, которая позволит интегрировать ее в глобальную систему передачи энергии – так называемую умную электросеть[296]. Инфраструктура умной электросети, наряду с расширенными возможностями хранения и передачи энергии, позволит снизить влияние нестабильности возобновляемых источников энергии. Развитие технологии умных электросетей, а также интеграции возобновляемой энергии в существующие сети играют ключевую роль в достижении целей энергетической политики и развитии технологий. Некоторые из этих целей включают повышение потребительской эффективности, расширение роли новых технологий и видов топлива в современных инфраструктурах, а также обеспечение большей безопасности поставок электроэнергии[297].

1.2.3. Ограничения емкости хранения: больше мощности… больше плотности

Ограничения по мощности накопителей – еще одно препятствие для внедрения альтернативной энергетики. Накопление энергии, вероятно, станет тем фактором, который определит целесообразность использования возобновляемых источников энергии и реальное влияние мегатренда альтернативной энергетики. Существуют различные технологии хранения энергии. Они позволяют накапливать энергию в периоды обильного электроснабжения и отдавать ее при высоком спросе. Эти технологии обеспечивают резервное питание, выравнивание нагрузки и стабилизацию частоты, поддерживают напряжение и стабилизацию сетей, а также способствуют готовности к чрезвычайным ситуациям[298].

Однако более высокие уровни подключенных к сети переменных возобновляемых источников энергии потребуют значительного повышения гибкости энергосистемы[299]. Существующие технологии не позволяют достаточно эффективно хранить и использовать неископаемую энергию в течение длительного времени. Фактически это самое серьезное препятствие. Достижения в области хранения электроэнергии от возобновляемых источников энергии являются ключевыми факторами, которые потенциально могут диктовать темпы и масштабы энергетической революции.