Переход на зеленую энергию

В 2000 и 2001 гг. в Европе уже всерьез обсуждалось увеличение доли возобновляемых источников в энергетическом балансе до 20% к 2020 г. Это означает, что к концу второго десятилетия XXI века 30% электроэнергии должно поступать из зеленых источников. Столп первый — 20%-ная доля возобновляемых источников энергии — стал целевым показателем.

Переход на новую систему возобновляемых источников энергии происходит намного быстрее, чем кто-либо мог предположить еще несколько лет назад. Рыночные цены на традиционное ископаемое топливо и уран растут по мере истощения этих источников энергии. Стоимость их использования становится все выше в результате выбросов углекислого газа с их катастрофическими последствиями для климата планеты и существующих на Земле экосистем.

Тем временем цены на новую зеленую энергию быстро падают вследствие технологических прорывов, распространения и экономии масштаба. Ожидается, что стоимость электроэнергии от солнечных батарей будет снижаться на 8% в год и сокращаться в два раза каждые восемь лет [3]. При умеренном росте тарифов на электроэнергию на 5% в год солнечная энергетика должна по расчетам достичь сетевого паритета на всех европейских рынках к 2012 г. (при сетевом паритете стоимость электроэнергии из альтернативных источников равна или ниже стоимости электроэнергии из традиционных источников — тепловых электростанций на ископаемом топливе и атомных электростанций) [4].

Увеличение разрыва между растущей стоимостью энергии из старых источников на основе ископаемого топлива и снижающейся стоимостью энергии из возобновляемых источников создает базу для переворота в глобальной экономике и появления новой экономической парадигмы XXI века. Расширение коммерческого применения солнечной и ветровой энергии напоминает поразительный рост использования персональных компьютеров и Интернета. Первые персональные компьютеры появились на массовом рынке в конце 1970-х гг., а к 2008 г. их насчитывалось уже более миллиарда [5]. Число пользователей Интернета более чем удвоилось за первое десятилетие XXI века и в 2010 г. достигло 2 млрд [6]. Число солнечных и ветровых установок удваивается каждые два года и, похоже, пойдет в следующие два десятилетия по той же траектории, по которой нарастало использование персональных компьютеров и Интернета [7].

Вместе с тем старая энергетическая индустрия не спешит сдавать позиции благодаря прежде всего толстым кошелькам, которые обеспечивают ей влияние на формирование государственной энергетической политики. Субсидии со стороны государства и прочие формы протекционизма искусственно поддерживают стареющий энергетический сектор, давая ему несправедливое преимущество перед зеленой энергетикой. Хотя в нефтяном, угольном, газовом и атомном сегментах и признают со скрипом перспективность зеленых источников энергии, там считают их слишком нестабильными, чтобы стать основой глобальной экономики. В лучшем случае они рассматриваются как дополнение к энергетике на основе ископаемого топлива и атомных станций. Такие аргументы, однако, не выдерживают критики.

Ученые отмечают, что солнечный свет всего за час приносит на Землю столько энергии, что ее хватит для функционирования глобальной экономики на протяжении целого года [8]. В странах ЕС 40% крыш и 15% стен зданий пригодны для размещения солнечных батарей. По оценкам Европейской ассоциации фотоэлектрической промышленности, установка солнечных батарей на всех доступных поверхностях зданий позволит генерировать 1500 ГВт электроэнергии и покрыть 40% потребности ЕС в электричестве [9].

В 2007 г. в отчете об исследовании, опубликованном в журнале Scientific American, сообщалось, что преобразование в электричество всего 2,5% солнечного излучения, падающего на юго-западный регион США, позволило бы удовлетворить потребности в электроэнергии всей страны в 2006 г. По заключению исследователей этот регион может к 2050 г. покрывать 69% потребности США в электричестве и 35% общей потребности в энергии [10].

Европа на текущий момент далеко опережает остальной мир по использованию солнечной энергии. В 2009 г. на нее приходилось 78% мощности всех установленных фотоэлектрических преобразователей, что намного превышает доли Японии, США и Китая [11].

В 2009 г. в ЕС по темпам развития доминировала ветроэнергетика — ее доля во вновь установленных источниках альтернативной энергии составила 38%. Эта индустрия, в которой сейчас занято почти 200 000 работников, дает 4,8% электроэнергии. По прогнозам, она будет поставлять на европейский рынок около 17% электроэнергии к 2020 г. и 30% к 2030 г., когда в ней будет занято почти полмиллиона человек [12].

Ветровые ресурсы США могут многократно перекрыть потребности страны в электроэнергии [13]. В октябре 2010 г. Google и финансовая фирма Good Energies объявили о намерении вложить $5 млрд в строительство подводной линии передачи электроэнергии для морских ветроэлектростанций вдоль 600-километрового отрезка береговой линии от Норфолка в штате Вирджиния до северной части штата Нью-Джерси [14]. Новая магистральная линия передачи энергии поможет восточным штатам ускорить освоение морских ветровых ресурсов и увеличить долю зеленой электроэнергии в энергетическом балансе.

Исследование глобальных ветровых ресурсов, проведенное Стэнфордским университетом, показало, что освоение 20% доступной на планете энергии ветра даст в семь раз больше электроэнергии, чем мир потребляет в настоящее время [15]. В городских и пригородных зонах индивидуальные ветрогенераторы у зданий могут к концу десятилетия стать быстро растущим сегментом рынка зеленой ветроэнергетики, когда миллионы домов, офисов и промышленных площадок начнут обзаводиться собственными генерирующими мощностями. Компании вроде американской Southwest Windpower производят небольшие ветрогенераторы, способные покрывать 20–30% потребностей среднего дома в электроэнергии. Такие ветрогенераторы стоят $15 000–18 000 и окупаются всего за 14 лет.

Гидроэнергетика в настоящее время дает подавляющую часть зеленого электричества в мире. В Европейском союзе гидроэлектростанции имеют суммарную мощность 180 000 МВт и представляют собой главным образом давно действующие крупные предприятия. По мнению отраслевых экспертов, нераскрытым потенциалом обладают небольшие распределенные гидроэнергетические установки. Экономически жизнеспособные электростанции, разбросанные по всей Европе, могут вырабатывать 147 тераватт-часов электроэнергии в год. В Великобритании, по оценкам Агентства по охране окружающей среды, небольшие гидроэлектростанции в будущем смогут обеспечивать энергией 850 000 домов.

В США на гидроэлектростанции приходится 75% всего электричества, получаемого из возобновляемых источников энергии. По прогнозу Научно-исследовательского института электроэнергетики, к 2025 г. прирост мощностей крупных ГЭС, микрогидроэлектростанций и электростанций, использующих энергию океанических волн, составит 23 000 МВт [16].

Тепловая энергия недр Земли — еще один гигантский источник практически неосвоенной зеленой энергии. Температура недр Земли достигает 4000 °С и даже больше, и поток тепловой энергии непрерывно идет к поверхности. В Европе зонами с повышенным тепловыделением являются Италия и Франция. В число других стран, богатых источниками геотермальной энергии, входят Германия, Австрия, Венгрия, Польша и Словакия.

На территории США в поверхностном слое земной коры толщиной 3 км количество геотермальной энергии составляет примерно 3 млн квад[11]. Этого достаточно, чтобы удовлетворять потребности Америки в энергии на протяжении 30 000 лет [17].

Мощность действующих геотермальных энергетических установок в мире увеличилась на 20% в промежутке между 2005 и 2010 гг. Однако из 39 стран, потенциально способных полностью удовлетворять свою потребность в электроэнергии за счет тепла Земли, только в девяти этот вид энергии находит заметное применение [18].

Хотя США лидируют в этой области и мощность геотермальных электростанций составляет там 3086 МВт, потенциал геотермальной энергии огромен. По оценкам Массачусетского технологического института, умеренные вложения на уровне $300–400 млн в течение 15 лет могли бы сделать геотермальные электростанции конкурентоспособными на американском рынке электроэнергии. Государственные и/ или частные инвестиции на уровне $800–1000 млн позволили бы довести их коммерческую мощность до 100 000 МВт к 2050 г. [19]

Биомасса — последний компонент зеленого энергобаланса, который включает в себя топливные культуры, древесные отходы и бытовой мусор. Биомасса является наиболее спорным источником зеленой энергии. Всемирная ассоциация биоэнергетики заявляет, что «мировой потенциал биоэнергетики достаточен для удовлетворения глобальной потребности в энергии в 2050 г.» [20]. Брайан Ханнеган из Научно-исследовательского института электроэнергетики (США) согласен с тем, что биоэнергетика может играть значительную роль в производстве зеленой энергии, однако, отталкиваясь от последних экономических исследований, не верит в ее способность покрыть более 20% глобального спроса на энергию в 2050 г. [21] Из отчетов Совета по защите природных ресурсов (США) следует, что только в США ежегодно остаются неиспользованными 39 млн т пожнивных остатков — этого достаточно для обеспечения электроэнергией всех домов на территории Новой Англии [22].

При производстве биоэнергии необходимо учитывать ряд ограничительных факторов. Так, выращивание кукурузы для получения биоэтанола фактически непродуктивно. Количество энергии, затрачиваемой на получение урожая, его переработку и транспортировку полученного этанола, делает энергетическую ценность конечного продукта практически ничтожной [23].

Главными препятствиями для производства энергии из сельскохозяйственных культур и древесных отходов являются необходимые для этого количества земли и воды, которые могут использоваться более продуктивно для выращивания пищевых и технических культур, а также выбросы парниковых газов, сопровождающие получение биомассы и ее переработку.

Превращение бытового мусора в источник энергии для производства электричества и обогрева — пожалуй, самое перспективное направление использования биомассы. В 2010 г. человечество произвело около 1,7 млрд т твердых бытовых отходов. Более миллиарда тонн отходов завершило свой путь на свалках, и только 0,2 млрд т было использовано в качестве источника энергии, что свидетельствует о значительном потенциале этого источника зеленой энергии. Почти 98% энергии получают сейчас путем сжигания горючих отходов и твердого вторичного топлива, которое негативно влияет на окружающую среду и приводит, помимо прочего, к выбросам опасных газов. Оставшиеся 2% энергии приходятся на менее вредные технологии термической и биологической переработки.

Исследование, проведенное компанией Pike Research, показывает, что глобальный рынок технологий термической и биологической переработки отходов, размер которого составлял $3,7 млрд в 2010 г., вырастет до $13,6 млрд в 2016 г. в результате перехода муниципальных и коммерческих предприятий на новые, более чистые технологии преобразования энергии [24].

Перспективы использования всех этих источников зеленой энергии зависят от их коммерческого масштабирования. Для ускорения процесса правительства вводят разнообразные стимулы, поощряющие переход на зеленую энергию. В настоящий момент более чем в полусотне стран, штатов и провинций действуют так называемые зеленые тарифы, то есть более высокие цены на поставку в энергосеть зеленой электроэнергии из возобновляемых источников [25]. Зеленые тарифы устранили коммерческие барьеры для солнечной и ветровой энергетики и создали благоприятные возможности для выхода первопроходцев на рынок.

Зеленые тарифы к тому же привели к созданию сотен тысяч рабочих мест в последние несколько лет. Например, в Германии в 2003 г. в традиционной энергетике (угольной, нефтяной, газовой и атомной) насчитывалось 260 000 рабочих мест. В 2007 г. в секторе возобновляемой энергетики было 249 300 рабочих мест. Это притом, что доля возобновляемых источников в общем первичном потреблении энергии не превышала 10%. Иными словами, менее чем 10% электроэнергии, производимой возобновляемыми источниками, создали почти столько же рабочих мест, сколько все другие источники энергии, вместе взятые [26].

Испания — другой пример взрывного перехода на возобновляемые источники энергии. В секторе возобновляемой энергетики испанской экономики с его 188 000 рабочих мест и 1027 компаниями занятость в пять раз выше, чем в секторе традиционной энергетики [27].

Даже без зеленых тарифов занятость в американской индустрии возобновляемых источников энергии растет, в отличие от традиционного энергетического сектора, где уровень занятости падает. Только в сегменте ветроэнергетики за последнее десятилетие появилось 80 000 новых рабочих мест — примерно столько же рабочих мест существует в угольной индустрии США. А ведь на ветроэнергетику приходится всего 1,9% в энергобалансе США, в то время как доля угольной энергетики составляет 44,5% [28].