Триумф солнечного века. Революция возобновляемых источников

Вольфганг Пальц, 2018

Эта книга о взлете рынков солнечной энергетики, точнее – об идеях и технологиях, положенных в основу ее развития. Начиная изложение с фундаментальных основ нашего мира, автор разворачивает величественную панораму эволюции звезд, раскрывая роль Солнца в эволюции всего живого на Земле. Эволюции природы вторит картина эволюции научного знания как усилий множества людей, искавших путь к чистому развитию. Осуществление мечты породило технологический взрыв новой энергетики. Книга рассказывает о том, что с начала этого века было установлено более триллиона ватт источников солнечной и ветровой энергии, для чего были мобилизованы триллионы долларов и созданы более 10 млн рабочих мест. «Пришествие» Интернета, которого ждет не менее трех миллиардов людей, невозможно без электроэнергии, которую можно получить от возобновляемых источников, избегая «ресурсных» ловушек. Новые технологии делают возобновляемые ресурсы информации и энергии доступными для всех.

Пролог II:

От триумфа железа к триумфу Солнца

Триумф железа

Всемирная выставка, проходившая в Париже в 1889 году, представила миру стальные конструкции Эйфелевой башни («временно» возведенной как вход на эту выставку), железобетонные и цельнометаллические здания-ангары, а также корпуса только появившихся тогда автомобилей как триумф новых конструкционных материалов на основе железа. Фактически именно тогда началось то повсеместное использование сплавов железа, которое мы продолжаем наблюдать до сих пор. Но первые автомобили того времени только еще выезжали на дороги Германии, в то время как несколькими годами раньше уже заработали первые электростанции в Англии и США, запущенные Томасом Эдисоном. Кстати, благодаря участию Эдисона в той Всемирной выставке Париж был объявлен городом света. Можно ли представить себе современный мир без электричества и без автомобилей? Переломным моментом на пути к этому и стал 1889 год, оказавшийся преддверием энергетически ненасытного XX века.

Начавшийся взрывной рост электроснабжения предопределил огромный рост потребности в угле, необходимого для питания сотен новых электростанций, но вместе с тем давшего начало масштабному загрязнению окружающей среды. Деградация продолжилась во время энергетического кризиса 1970-х годов, когда атомные электростанции получили прямые льготы от политиков, которые продвигали тогда атомную энергетику, обещая, что это будет «неограниченная энергия и почти бесплатно». В результате всего за 30 лет 400 атомных станций (АЭС) были построены до конца века. Когда оглядываешься назад, это представляется всеобщим наваждением.

Эйфелева башня в Париже (фото автора).

Журнал «Forbes» в 1985 году писал: «Экономический провал американской ядерной энергетической программы является крупнейшей управленческой катастрофой в истории бизнеса. Индустрия коммунальных услуг уже инвестировала в нее 125 млрд долл. США, но до конца десятилетия требуется еще 140 млрд. Теперь только слепые или предвзятые люди могут думать, что эти деньги не потрачены впустую».

XX век стал свидетелем еще нескольких ошибок, имевших подобный фундаментальный размах и последствия. Это были две мировые войны с миллионами невинных смертей, две диктатуры, приносящие страдания и смерть миллионам людей, мировой экономический кризис с катастрофическими последствиями и демографический рост, проложивший путь к глобальной нестабильности. При этом загрязнение окружающей природной среды, воздуха, земли и морей достигло невиданных масштабов и изменение климата стало лишь одним из множества последствий. Миллионы тонн пластиковых отходов загрязнили океаны, а выхлопные газы сделали воздух во многих городах мира малопригодным для дыхания. Можем ли мы представить себе иным лицо эпохи антропоцена ХХ века?

Начало XXI века сопровождалось радикальными изменениями. Ушли в прошлое сомнения и «научная» дискредитация энергии Солнца и других возобновляемых источников. Предел безудержному развитию ядерной энергетики положили взрывы двух АЭС — на Украине и в Японии. Закономерно поставить вопрос, не было ли преступлением безоглядно запускать все эти атомные станции, в то время как никто не имел ни малейшего понятия, куда утилизировать опасные ядерные отходы? Взрывы АЭС стали началом конца ядерной эры. Что касается угля, то и в XXI столетии объемы рынка его использования росли. Однако, в конечном итоге загрязнения, которые влечет за собой его использование, и риски изменения климата, которое в наибольшей мере провоцируется его добычей и сжиганием, в последнее время застопорили и применение угля.

С 2000 года мировое производство электроэнергии от атомных станций стало снижаться. В Европе в этом столетии не было введено в эксплуатацию ни одной новой АЭС. Таким же путем шла энергетика США, более того, в Интернете сообщалось, что в 2016 году несколько старых АЭС были отключены от сети. Индия и Китай запустили в эксплуатацию несколько новых АЭС, но ожидаемого оживления оборота ядерного оружия, отчаянно ожидаемого его сторонниками, просто не состоялось. Мировая ядерная промышленность, представленная компаниями «Areva», «Westinghouse», «Toshiba», стала фактически банкротом.

Потребление угля в мире при входе в новый век было на подъеме — оно удвоилось с 1990 года. Однако с 2013 года потребление угля замедлилось, произошла его стабилизация. С этого же года перестало расти и потребление угля на американских электростанциях. К 2016 году потребление угля опустилось до уровня, который последний раз наблюдался в 1970-х годах. В Англии добыча угля снизилась на 82 % в период между 2013 и 2017 годами. Китай, который является мировым лидером в области потребления угля и имеет в три раза больше мощностей, работающих на угле, чем США, продемонстрировал наименьшее потребление угля за предыдущие 3 года в 2016 году. Обозначая конец угольной эры, агентство «Bloomberg», один из лидеров финансовой информации, сообщает: «Добыча угля находится в свободном падении».

Прекращение роста сжигания угля привело к значимому результату: стабилизации выбросов углекислого газа (СО₂), которые прекратили свой рост в течение последних нескольких лет к восторгу климатологов.

К 2018 году едва ли наш новый век достиг совершеннолетия, но он успел распахнуть двери для новой промышленной революции — солнечного века. И действительно сначала этого века мы наблюдали триумф энергетики Солнца.

Триумф Солнца

Начиналось это в Германии, крупнейшей экономике Европы. Почему и как это произошло, мы еще подробно рассмотрим в этой книге. А пока заметим, что в 2000 году солнечная фотоэлектрическая энергия вместе с ветроэнергетикой и несколькими другими видами возобновляемой энергии с захватывающей дух скоростью начала победное шествие по Германии. В результате к 2017 году производство электроэнергии из возобновляемых источников возросло в стране в 10 раз и достигло 38 % общего объема потребления. Ветер и Солнце производят сегодня в Германии больше электроэнергии, чем угольные станции и АЭС.

В Европейском Союзе с 2000 года было установлено больше возобновляемых мощностей, чем мощность ядерной и традиционной энергетики вместе взятых, а в 2016 году 86 % устанавливаемой добавочной мощности относились к возобновляемым источникам. При этом и в США с 2008 года возобновляемая мощность превысила половину всей вновь установленной генерации, а к 2016 году только фотоэлектричество и ветряки составляли уже 60 % всех новых энергетических мощностей. Солнечная энергетика США и сегодня номер один по вводу новых мощностей, опережая ветроэнергетику и природный газ.

С 2013 года Китай возглавил мировой рейтинг лидерства в области возобновляемых источников энергии, что коснулось гидроэнергетики, новой ветроэнергетики и получения солнечной энергии от фотоэлектрических и тепловых преобразователей. При этом, однако, солнечное фотоэлектричество в Китае все же вырвалось вперед, хотя не в абсолютном «зачете», а по скорости ввода новых мощностей.

В целом уже в 2016 году возобновляемые мощности составляли 55 % всех новых мощностей в мире. В этом процессе активно принимают участие почти все страны. Например, в 2016 году каждая из девяти стран в Северной и Южной Америке, Азии и Европе имели ветроэнергетические установки мощностью не менее 10 ГВт, благодаря чему уже в 2015 году глобальная мощность ветровой энергетики впервые превзошла суммарные мощности ядерной энергетики. Согласно данным Международного энергетического агентства в Париже (IEA), мощность возобновляемой энергетики впервые сравнялась в глобальном масштабе с производством энергии из угля в том же 2015 году, когда была достигнута отметка по возобновляемой мощности 1985 ГВт, что составило 31 % общемирового объема производства электроэнергии, тогда как мощность угольной генерации составила 1951 ГВт.

«И родился целый новый мир»

С начала века возобновляемые источники энергии привлекли 3 трлн долл. частных инвестиций. Поскольку и Солнце и ветер были новичками на рынках, определенная политическая поддержка им была ожидаемым фактором. Однако важно осознать, что традиционные виды энергетики сегодня продолжают не только работать, но и выигрывать, благодаря гораздо более существенной господдержке, а также налаженным сборам с населения. Только в Германии отрасль эксплуатации и разработки угольных месторождений получила 200 млрд. евро в виде субсидий начиная с 1957 года. Не так давно главы государств «Большой двадцатки» решили отменить все энергетические субсидии к 2025 году. Жаль, конечно, что такие декларации не имеют юридической силы, ведь инвестировать в возобновляемые источники энергии в этом случае окажется выгоднее, чем в обычные станции на ископаемом или ядерном топливе. Объясняется это тем, что возобновляемые источники просто-напросто дешевле, но ведь именно этим они и обязаны успеху, достигнутому на мировых рынках.

Кроме того, многочисленные виды деятельности, связанные с маркетингом, производством, установкой, эксплуатацией и обслуживанием возобновляемых источников энергии, оказываются весьма выгодны и в социальном плане, обладая мощным потенциалом источника новых рабочих мест. С начала XXI века во всем мире создано более 10 миллионов рабочих мест, связанных с возобновляемой энергией. В США в настоящее время 260 тыс. человек заняты в сфере производства солнечного фотоэлектричества; сравните это с численностью работников угольного бизнеса, не превышающей 50 тыс. человек. Заметим, что и для здоровья несомненно лучше работать в чистоте, связанной с солнечными батареями, чем в шахтах, добывая уголь.

Массовое внедрение солнечной энергетики и возобновляемых источников энергии открывает новые перспективы экономики частной жизни. В Европе, США, Японии и Австралии более 6 миллионов семей получили возможности автономного энергоснабжения после установки на их дома фотоэлектрических модулей. Это означает наилучшую стратегию защиты против произвола централизованного поставщика, решения которого по подаче и распределению энергии они не в состоянии оспорить. Возобновляемые источники энергии обеспечивают большую прозрачность и свободу выбора. Добавим к этому чувство удовлетворения от подключения к чистой энергии вместо обычной — опасной и загрязняющей.

Солнечные фотоэлектрические преобразователи делают нас частью мира современных полупроводников, который рождается в «кремниевых долинах», создающих смартфоны и Интернет-коммуникацию. Этот мир несет нам новые возможности, выходящие за пределы GPS-навигации, связи и контроля, которые он уже обеспечил. Он обеспечивает предсказуемость затрат и удобство проживания в более комфортабельных и «умных» домах, вписанных в более устойчивые городские структуры, соединяющие воедино работу и отдых в пределах городского квартала.

Мир биоэнергетики, который будет рассмотрен чуть ниже, обладает рядом крайне важных аспектов. Здесь не только открываются новые перспективы производства биомассы в сельском хозяйстве, объединенные с технологиями устойчивого обращения с биологическими отходами. Возможно, что он раскроет для нас совершенно новые аспекты борьбы с бедностью в странах «третьего мира», возникающие благодаря преобразованию солнечной энергии, которая раскрывает здесь во всей мощи истинное значение своего имени.

То, о чем мы хотим рассказать в этой книге, позволяет всем читателям, а не только приверженцам и адептам солнечной энергетики, прояснить свои отношения с природой, с нашим Солнцем, со всей Вселенной.