Альтернативная энергетика: уже не только светит, но и греет

Тему альтернативной энергетики британский журнал The Economist традиционно считает одним из приоритетов, тщательно отслеживая как основные научно-технические новшества, так и бизнес-тенденции, возникающие в этом секторе глобальной экономики. Несмотря на то, что, вопреки всем очевидным достижениям «зеленой» энергетики, прогнозы относительно ее удельного веса в масштабах всего мира до недавнего времени были пессимистичными. Тем не менее, как утверждает автор очередного обзора, редактор отдела науки журнала Джеффри Сакс, за последние несколько лет данная ситуация претерпела кардинальные изменения. Фондовые рынки ожидает очередной бум — бум альтернативной энергетики, у которого не просто много общего с предыдущими технологическими бумами (компьютерный 1980-х годов, доткомовский 1990-х, био- и нанотехнологий начала 2000-х), но и достаточно высокие шансы объединить их все под своей «зеленой» крышей.

Еще не приговор, но уже диагноз

Безусловно, основной причиной кардинального изменения отношения власть имущих, бизнесменов и вообще граждан к энергетической проблематике стал беспрецедентный рост цен на нефть. Примечательно, что именно The Economist первым заговорил о возможности как превышения ценой за баррель 100-долларовой отметки, так и приближения к 200-долларовой. Поскольку сделано это было на фоне истерики вокруг неоправданного снижения цены на нефть (вплоть до однозначных показателей), подобные прогнозы тогда всерьез вообще не воспринимались. К чести The Economist следует отметить, что теперь он своей прозорливостью отнюдь не кичится (кесарю — кесарево), а продолжает выдвигать очередные идеи, которые кажутся бредовыми лишь на первом этапе своей реализации.

Итак, теперь «за компанию» с нефтью существенно подорожал и природный газ, как следствие — выросли цены на электричество. И только уголь, который во многих странах уже списали со счетов, продолжает радовать своей относительной дешевизной, которая сейчас и стала основной отправной точ­кой сравнительных характеристик цен на различные источники энергии. На данный момент средняя цена киловатт-часа электроэнергии, получаемой на угольной электростанции, оценивается в пять американских центов. Тем не менее ни правительства развитых стран, ни крупнейшие энергетические компании не спешат делать основную ставку на уголь, несмотря на его дешевизну и значительные запасы. Ведь второй фактор — глобальное потепление — за столь же короткий период тоже перешел из разряда абстрактных страшилок в повседневную насущную проблему.

Впрочем, уже даже бедные страны начинают понимать, что дешевый уголь — это грязный уголь. Богатые же страны видят два решения существующей проблемы загрязнения окружающей среды при угледобыче. Первое — это введение специального налога в 20—50 долл. на каждую тонну выбрасываемого в атмосферу углекислого газа, на чем настаивает ООНовская Межправительст­венная комиссия по изменению климата (МКИК). Второе — внедрение новых технологий, сокращающих эмиссию парниковых газов в атмосферу. Наиболее перспективная из этих технологий — подземные захоронения углекислого газа, которые обходятся приблизительно в 30 долл. на тонну угля.

И первый, и второй вариант решения ведет к существенному удорожанию как самого угля, так и получаемой с его помощью электроэнергии. Поэтому более реальным выглядит показатель в восемь центов за киловатт-час.

Из традиционных источников энергии есть еще атомная энергетика, над которой по-прежнему витает призрак Чернобыля и Лонг Айленда. Избавиться от него можно как за счет внедрения новых технологий гарантирования безопасности, так и с помощью грамотного пиара. Причем справиться с первой проблемой оказывается значительно проще. Например, построив в Южной Африке ядерный реактор с шаровыми тепловыделяющими элементами (ТВЭЛ). Или, например, применяя разработанные компанией Toshiba «домашние» атомные батарейки, которые обещают до 10 МВт электроэнергии на протяжении 15—30 лет. Правда, во всех этих случаях за скобками остается проблема утилизации радиоактивных отходов, поэтому нынешняя цена «атомного» электричества в 6,5 цента за киловатт-час выглядит искусственно заниженной. И все это еще больше повышает шансы на опережающее развитие альтернативной энергетики.

Хотя, конечно, существует и целый ряд факторов риска. Например, из-за непредсказуемости ситуации в мире нефть может вдруг взять и подешеветь. Или же рост спроса на нефть спровоцирует открытие новых залежей энергоносителей. Вот только вряд ли стоимость их добычи окажется достаточно приемлемой.

Есть еще один фактор — экономический упадок может достичь такой глубины, когда счета на энергоносители уже не оставят места для тревоги из-за проявлений глобального потепления. Шансы на реализацию каждого из этих сценариев не так уж малы. Однако каждый из них в отдельности вряд ли сможет существенно затормозить развитие альтернативной энергетики. А вот в одновременное развитие указанных сценариев верится с трудом.

Деньги на ветер

Ветряные мельницы, еще не так давно являвшиеся визитной карточкой большинства европейских провинций, практически полностью исчезли с ландшафтов Старого Света. Причем отнюдь не благодаря усилиям Дон Кихота, а за счет внедрения более современных ветровых технологий (примечательно, что именно Испания является сегодня одним из европейских лидеров по развитию ветровой энергетики). Впрочем, Новый Свет тоже не отстает. По оценкам Виктора Абейта, вице-президента General Electric по возобновляемым энергоресурсам, к 2012 году половина новых вводимых мощностей в американской энергетике будет приходиться на ветровые турбины.

На данный момент с помощью ветра в США производится лишь 1% от всей электроэнергии. К 2020 году этот показатель вырастет до 15%. Лидирует в этом направлении самый «нефтяной» и самый либеральный в энергетическом плане штат — Техас. Именно здесь нефтяной магнат Томас Бун Пикенс собирается при помощи GE соорудить крупнейшую в мире ветровую электростанцию — мощностью 1 ГВт и стоимостью 2 млрд. долл. В целом же одних только ветровых турбин GE рассчитывает продать в этом году на сумму в 6 млрд. долл.

При этом не стоит забывать о том, что современные турбины отличаются от своих «коллег» буквально пятилетней давности не меньше, чем ветряные мельницы времен Сервантеса от первых ветровых турбин. Которые, как известно, сооружались с использованием морского оборудования, отключались как при отсутствии ветра, так и при слишком большой его скорости.

Сегодня же для производства ветровых турбин используются разработки космических ведомств. В результате повысилась как их эффективность, так и надежность и даже «интеллектуальность». Если в 2002 году среднее время простоя ветровых турбин по техническим причинам составляло 15%, то сейчас — порядка трех. Максимальная эффективность ветрового оборудования, рассчитанная в начале XX века Альбертом Бецом, составила 59,3%. КПД нынешних турбин достигает 50%.

«Умные» турбины последнего поколения обладают не только более обширными (что позволяет максимально использовать силу даже слабого ветра), но и более гибкими (что позволяет «сливать» излишки энергии ветра) лопастями. Кроме того, современные турбины расставляются уже не методом тыка в небо мокрым пальцем, а с учетом рекомендаций квалифицированных метеорологов (причем разница в один-два километра может оказаться весьма существенной). А еще рекомендации тех же метеорологов дают возможность связывать соседние ветровые турбины в наиболее эффективные цепи, позволяющие турбинам не останавливаться даже при полном отсутствии ветра в данной местности. Правда, при этом возникают проблемы уже совершенно другого порядка, которые будут рассмотрены ниже. Тем не менее «рыночная» цена ветровой электроэнергии уже приближается к восьми центам за киловатт-час — выше нынешнего «дикого» угольного стандарта, но вполне сопоставимо с цивилизованным!

Впрочем, ветровой энергетике предстоит отвоевывать свое место под солнцем не только в «баксопролитных» сражениях с традиционными энергетическими тяжеловесами, но и с остальными ростками «зеленой» энергетики. Зашкаливающее внимание к производству сырья для биоэтанола не только спровоцировало продовольст­венный кризис, но и способствовало необоснованному смещению акцентов в сфере альтернативной энергетики. Ведь выделение под ветровые турбины площади порядка 10 соток может принести (по американским меркам) доход в
10 тыс. долл. в год. Тогда как отведение их же под кукурузу в расчете на получение биоэтанола — лишь 300 долл.

Миллион, миллион, миллион… солнечных крыш

Не рассмотренные в предыдущем разделе преимущества альтернативных методов получения энергии могут быть в полной мере оценены в этом. Недостроенная угольная шахта (не говоря уж о нефтяной вышке или, еще хуже, АЭС) — это израсходованные впустую (в лучшем случае) деньги, время и земли. Тогда как и ветровой каскад, и тем более солнечные батареи можно строить поэтапно. Ведь если в данный момент не хватает средств на солнечный обогрев дома, вполне можно для начала ограничиться подоконником или крышей на скворечнике для подзарядки мобильного телефона. Тем более что создание производства солнечных батарей, по утверждению Эммануэля Сакса из Массачусетского технологического института, в полной мере подчиняется компьютерному закону Мура, который в самом общем случае описывает экспоненциальный рост технологических мощностей. Особенно с учетом того, что основные структурные элементы «солнечных технологий» основаны практически на тех же транзисторах, что и в случае с компьютерной техникой.

Конечно, существует и достаточно специфическое «солнечное» оборудование. Однако и оно тоже подвержено не менее стремительному прогрессу. Стоимость киловатт-часа электроэнергии, произведенного при помощи фотогальванического элемента, в 1995 году составляла 50 центов, в 2005-м — уже 20. Выше, конечно, чем «угольный» показатель, но тенденция, однако…

Более того, реализация параллельно целого множества концептуальных идей солнечных батарей, с одной стороны, существенно ускоряет технологический прогресс, с другой — усложняет процесс выбора как инвестора, так и потребителя. Это редактор научного отдела журнала The Economist может на трех страницах журнального текста разливаться соловьем о преимуществах целого спектра новейших технологий в этой области, перечисляя все мыслимые и немыслимые химические «начинки» для всего этого солнечного разнообразия. А потом еще и спеть на бис о физических тонкостях технологий каждой из них (в смысле сначала собирать солнечные лучи на зеркало, а потом направлять его на фотоэлементы, или напрямую).

Нет, конечно, владельцев безразмерных пустырей и бездонных кошельков может заинтересовать каждый из вышеперечисленных вариантов. А вот собственника весьма ограниченной крыши (причем без всяких кавычек) интересуют совсем другие подробности. Причем далеко не всегда этот интерес праздный. В Калифорнии, например, электорат губернатора Шварценеггера весьма проникся лозунгом «миллион солнечных крыш» и покрыл все, что только можно, фотоэлектрическими элементами. В Китае же народ тоже решил приблизиться к Солнцу и практически на каждой крыше дома установил бак для нагрева воды, выкрашенный в черный цвет. Остальной же цивилизованный мир ждет исполнения обещания осчастливить человечество особым кровельным материалом с использованием фотоэлектрических материалов. Не совсем понятно, правда, кем и кому было дано обещание. Однако звучит заманчиво.

По последним статистическим данным, удельный вес солнечной энергетики в общемировом масштабе составляет 0,1%, однако с учетом темпов роста (50% в год) стремится ныне к 1%. Самые передовые проекты дают сейчас показатели КПД в 37%. Тем не менее себестоимость электроэнергии, произведенной по лос-анджелесской технологии SUNGRI, может исчисляться магическими пятью центами за киловатт-час. И тогда успешная реализация данного проекта не только опровергнет закон Мура, но и поломает все сложившиеся тенденции развития альтернативной энергетики.

Колеса и сетевой маркетинг

Казалось бы, о чем еще говорить в этом разделе, как не о биоэтаноле? Но ведь есть о чем. Хотя о тонкостях получения данного магического продукта было уже сказано немало, в том числе и в ущерб продовольственной безопасности населения нашей планеты. Сорняки, деревья, водоросли — пользуйтесь, господа! Особенно с учетом передовых технологий. Как с применением методик генетического модифицирования, так и без оных.

Тем не менее нашлось о чем поговорить и с учетом давно забытого старого. А именно — о подзаряжаемых автомобилях. Причем эта подзарядка может осуществляться самыми различными способами. Включая, конечно, и те гибриды, которые уже существуют на мировом рынке. И все же наиболее перспективными автор обзора в The Economist считает те, которые для своей жизнедеятельности нуждаются только лишь в электрической розетке. Хотя ее вид, тем не менее, может оказаться достаточно непривычным для нынешних автомобилистов.

Согласно расчетам Гербранда Цедера из Массачусетского технологического, обеспечение первых 50 км пробега каждого американского автомобиля электрическим питанием способно сократить национальное потребление бензина наполовину. А если еще учесть, что «электрический эквивалент» литра бензина оценивается в 25 центов (против нынешнего доллара), то это сопоставление может оказаться еще более привлекательным не только с точки зрения всей американской экономики, но и с точки зрения каждого отдельного американца.

При этом технологическими проблемами в этом случае, судя по всему, таки можно пренебречь. В журнале приводятся данные о том, как перезарядить подобные батареи если не за 10 секунд, то по крайней мере в течение 30 минут. Остается только избавиться от самого страшного американского кошмара — вся трудовая армия страны по возвращении домой дружно втыкает вилки своих автомобилей в розетки, в результате чего из строя выходит вся национальная электросеть. Впрочем, даже с учетом гигантских масштабов звездно-полосатого государст­ва (и вызванного ими сдвига временных поясов) регулярно повторяющееся электроэнергетическое ЧП районного масштаба тоже слабым не покажется.

Возможно, Джеффри Сакс, повторяющий рефреном идеи о необходимости радикальной перестройки всей системы электроснабжения в каждой из глав своего многостраничного опуса, знает, что делает. И, возможно, хоть какой-то из его мессиджей все же дойдет до тех, от кого действительно зависит принятие столь важных решений. Если не в США, то хотя бы в Великобритании. В Украине же надежды на то, что такие люди прочитают либо оригинал статьи в британском журнале, либо адаптированную публикацию в «ЗН», минимальны.

Тем не менее из песни слов не выкинешь. Стремительное внедрение «зеленой» энергетики неизбежно точно так же, как и предстоящий фондовый бум и следующий за ним очередной обвал. И крупные корпорации, и отдельные предприниматели, и даже наивные обыватели этой неизбежностью уже прониклись. А вот если бы нечто подобное произошло на государственном уровне, то на первый план вышел бы вопрос замены сетей электропередачи на переменном токе на альтернативный вариант.

Постоянный ток, передаваемый по линиям электропередачи, позволил бы, по заверениям британского журналиста, решить множество проблем. В частности, проложить такие линии по дну водоемов, связать их в единую интеллектуальную сеть (которая не только будет переключать забор энергии с той ветровой установки, где ветра нет, на ее «коллегу» по другую сторону холма, но даже «догадается» в моменты пиковых перегрузок отключить в вашем доме один лишь холодильник). В этом случае автомобиль, включенный в домашнюю розетку в семь часов вечера, подзаряжаться начнет лишь в два часа ночи. Если, конечно, его владелец не подзарядится во время ланча в местной кафешке, которой будут предоставлены льготные тарифы на электроэнергию.

Ты куда свою фантазию занес?

В действительности британский журналист свою фантазию не занес, а опустил. Глубоко-глубоко под землю. Туда, где температура окружающих пород достигает, например, 200 °С. Всего лишь две дырки (по одной из которых вода поступает туда, по второй — обратно) — и у вас на фазенде появляется даровой источник энергии. Правда, бурение этих дырок обойдется, по крайней мере, в миллиард долларов. Но, может, у кого-то как раз и завалялся этот лишний миллиард?

Если Джеффри Саксу удастся наскрести подобную сумму для Джефферсона Тестера из Массачусет­ского технологического институ­та, то после убедительной демонстрации преимуществ подобного проекта к 2015 году уже в 2050-м Америка в полной мере будет пользоваться «подземной» энер­гетикой по коммерчески обоснованной цене. Совсем как Филиппины, которые уже сейчас практически «на шару» обогревают себя энергией гейзеров и спящих вулканов.

На сегодняшний день потребляемая в глобальном масштабе мощность исчисляется 15 тераваттами. Если учесть, что один тераватт — это 1000 гигаватт, а один гигаватт — это мощность одной из самых неслабых современных электростанций, то нынешние масштабы еще более-менее можно себе представить. В денежном эквиваленте это исчисляется 6 трлн. долл. в год — приблизительно десятой частью всего того, что производится сейчас всей глобальной экономикой. К 2050 году потребление энергии удвоится. Если только будет кому ее производить и потреблять.