Триумф солнечного века. Революция возобновляемых источников

Но даже независимо от моделирования выбросы парниковых газов могут просто перестать увеличиваться вообще, потому что энергетическая политика, отдающая приоритет энергиям, которые мы получаем от Солнца, становится эффективной намного раньше, чем этого ожидает ученое сообщество. Ведь именно благодаря частичному отказу Китая от угольной энергетики мировые выбросы CO₂ перестали расти уже с 2013 года.

2.4. Как солнечные маргиналы становились энергетической индустрией

2.4.1. Традиционные возобновляемые источники энергии

До начала индустриализации в XIX веке мир почти исключительно полагался на преобразованную солнечную энергию. Это была энергия сжигаемых дров и «лошадиная сила» – сила мышц. До Первой мировой войны большие города, такие как Париж, были переполнены лошадьми и страдали от огромного загрязнения, которое это влекло за собой. Для подачи воды и помола зерна использовались ветряные и водяные мельницы. Они были популярны во всей Европе, США и Китае. Шесть миллионов водяных насосов, работающих от ветряного привода, использовались в Соединенных Штатах в 1880-х годах, тогда как тысячи и тысячи ветряных мельниц мололи зерно и качали воду в Дании. Ветер занимал лидирующие позиции в области морского транспорта, так как большинство судов ходили под парусами.

Первые паровые двигатели топились дровами, а для первых двигателей внутреннего сгорания приходилось покупать спирт в аптеке. Но это длилось недолго. Первый массовый прорыв в глобальные энергетические рынки совершил уголь.

Интересно, что все формы солнечной энергии, которые мы используем сегодня, были уже хорошо известны в то время, хотя и оставались в стороне – технология их массового производства для тех времен была слишком сложна. Например, солнечный фотоэффект был получен в лабораторной практике – изобретатель Чарльз Фриш создал первые работающие селеновые элементы в 1883 году. Он покрывал селен настолько тонким слоем золота, что тот становился прозрачным для света и получил эффективность преобразования энергии между 1 и 2 %. Вернер фон Сименс, один из отцов индустриализации в Германии, хорошо понимал потенциал этого изобретения, так как воспроизвел опыты Фриша. Поскольку уголь уже тогда считался загрязнителем, распространяющимся вместе с развертыванием промышленной революции, Августин Мушо (Augustin Mouchot) с 1860-х годов применял концентраторы солнечной энергии с целью замены угля. Его можно считать отцом технологии CSP, которую мы обсуждали выше. Уже в 1866 году он сумел продемонстрировать императору Наполеону III механический паровой двигатель, в котором использовал зеркала для производства пара. На Всемирной выставке 1878 года в Париже его печатная машина и холодильник, работающие на паровом приводе, запитанном от солнечного концентратора, получили золотую медаль и колоссальный успех у публики.

Электричество начало входить в практику с 1882 года, но первые электрогенерирующие ветровые турбины были изобретены в Соединенных Штатах и Дании в самом конце XIX века и им потребовалось много времени для развития. Мы вернемся к теме ветра несколько позже.

2.4.2. Победное шествие угля

Уголь для производства чугуна и стали, генерация пара для получения механической энергии в новых отраслях промышленности, запрос на локомотивы от быстро развивающихся железных дорог способствовали все большему ускорению роста использования угля. К концу XIX века мировое потребление угля увеличилось практически с нуля до 500 млн т в год. Уголь стал первым кандидатом на исчерпание из ископаемых видов топлива. В новом бизнесе, производстве электроэнергии, который появился к концу XIX века, нашлось дополнительное место для использования угля – во всех новых электростанциях.

Потребовалось еще 40 лет для увеличения использования угля вдвое – до 1 млрд т в год к 1940 году. А еще сорок лет спустя, в 1980 году, потребление угля выросло еще втрое и достигло 3,7 млрд т в год. В конце концов к 2000 году эта величина составила 5,4 млрд т, т. е. возросла более чем в 10 раз от количества, использованного в 1900 году.

Но тем временем нефть и природный газ массово завоевывали мировые рынки, так что уголь использовался уже для получения не более чем трети общего количества энергии, производимой из ископаемых источников в 2000 году. Любопытно, что тогда солнечные фотопреобразователи PV и ветроэнергетика генерировали всего 0,3 тысячных (0,03 %) всей энергии, потребленной в том же году в мире.

Прослеживая хронологию мирового потребления угля после 2000 года, мы увидим, что на сегодня оно вновь возросло более чем на 50 %. Важное уточнение: все это увеличение произошло за счет роста потребления в Китае. Китай наверстывал упущенное ранее, становясь великой экономической державой. В результате с 2000 по 2013 год Китай почти утроил потребление угля.

В остальном мире потребление угля было стабильным или даже снижалось.