Как устроен мир на самом деле. Наше прошлое, настоящее и будущее глазами ученого - [17]
Быстрее всего можно провести декарбонизацию выработки электричества, поскольку затраты на установку солнечных батарей и ветрогенераторов теперь сравнимы с самыми дешевыми способами использования ископаемого топлива, а некоторые страны уже в значительной степени совершили этот переход. Самым показательным примером среди крупных экономик является Германия: с 2000 г. мощности солнечных и ветряных электростанций увеличились в 10 раз, а доля возобновляемой энергии (ветряной, солнечной и гидро-) в общем балансе — с 11 до 40 %. Нестабильность производства энергии солнечными и ветряными электростанциями не создает проблем, пока эти новые возобновляемые источники покрывают относительно небольшую часть спроса или пока нехватку электроэнергии можно компенсировать за счет импорта.
В результате многие страны теперь получают до 15 % электроэнергии от нестабильных источников, не прибегая к серьезным изменениям, а Дания демонстрирует, что на относительно небольшом и хорошо взаимосвязанном рынке эта доля может быть значительно больше[73]. В 2019 г. 45 % электроэнергии страна получала от ветряных станций, и эта необыкновенно высокая доля могла поддерживаться без больших национальных резервных мощностей, поскольку любой дефицит можно было без труда компенсировать импортом из Швеции (гидроэлектростанции и атомные электростанции) и Германии (разные источники электроэнергии). В Германии такое невозможно: спрос на электроэнергию здесь в 20 раз выше, чем в Дании, и страна должна иметь достаточно резервных мощностей, которые можно активировать при снижении выработки электроэнергии от новых возобновляемых источников[74]. В 2019 г. Германия выработала 577 тераватт-часов электричества, всего лишь на 5 % больше, чем в 2000 г., — но ее генерирующие мощности увеличились приблизительно на 73 % (с 121 до почти 209 гигаватт). Причина такой разницы очевидна.
В 2020 г., через 20 лет после начала Energiewende, ускоренного энергетического перехода, Германия все еще сохранила большую часть мощностей, использующих ископаемое топливо (89 %), чтобы удовлетворить спрос на электричество в пасмурные и безветренные дни. В не слишком солнечной Германии фотоэлектрические панели работают в среднем 11–12 % времени, и в 2020 г. сжигание ископаемого топлива давало почти половину (48 %) всей электроэнергии. Более того, доля ветроэнергетик увеличивалась, а строительство высоковольтных линий для передачи электричества из ветреных северных регионов в южные запаздывало. А в США, где требуются гораздо более масштабные проекты по передаче электричества от ветряных генераторов Великих Равнин или солнечных электростанций юго-запада страны к прибрежным регионам с высоким спросом, долгосрочные планы по строительству этих линий передачи так и не были реализованы[75].
При всех трудностях этих проектов они основаны на технически зрелых (и постоянно совершенствующихся) решениях — то есть на более эффективных фотоэлементах, больших сухопутных и морских ветряных турбинах и высоковольтной передаче (в том числе магистральной с использованием постоянного тока). При устранении таких препятствий, как стоимость, процесс получения разрешений и протесты местных жителей, эти технологии внедряются достаточно быстро и дешево. Более того, проблемы нестабильности получения солнечной и ветряной электроэнергии могут быть разрешены с помощью возвращения к атомным электростанциям. Возрождение атомной энергетики будет особенно полезным, если мы не сумеем быстро найти более эффективные способы масштабного хранения электроэнергии.
Нам требуются очень вместительные (на десятки и сотни гигаватт-часов) хранилища для больших городов и мегаполисов, но до сих пор единственным реализуемым вариантом является система гидроаккумуляции: более дешевая электроэнергия, вырабатываемая в ночное время, используется для перекачки воды из нижнего резервуара в верхний, расположенный на возвышенности, и при необходимости спуск воды мгновенно обеспечивает производство электроэнергии[76]. Возобновляемые источники позволят перекачивать воду, когда доступен избыток электроэнергии от солнца и ветра, но совершенно очевидно, что гидроаккумуляция реализуема лишь в местах, где есть необходимый перепад высот; кроме того, при перекачке воды наверх потребляется примерно четверть вырабатываемого электричества. Мощность других средств хранения энергии, таких как электрические аккумуляторы, сжатый воздух и суперконденсаторы, на несколько порядков меньше, чем требуется большим городам, даже для одного дня[77].
В отличие от хранилищ электроэнергии, ядерные реакторы — при должной конструкции и тщательном обслуживании — обеспечивают безопасный, долговременный и высоконадежный способ генерации электроэнергии; как уже отмечалось выше, они способны работать более 90 % времени, а их срок службы превышает 40 лет. Тем не менее будущее атомной энергетики остается неопределенным. Только Китай, Индия и Южная Корея намерены и дальше расширять ее мощности. На Западе сочетание высоких капитальных затрат, серьезных задержек в строительстве и доступности более дешевых альтернатив (природный газ в США, ветер и солнце в Европе) снизили привлекательность новых атомных станций. Более того, новые американские реакторы — маленькие, модульные и безопасные (впервые предложенные в 1980-х гг.) — до сих пор не запущены в коммерческое производство, а Германия, принявшая решение отказаться от всей атомной энергетики к 2022 г., служит показательным примером широко распространенного в Европе неприятия этого вида производства электроэнергии (оценку реальных рисков атомных электростанций см. в главе 5).
