В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики

Ергин Дэниел

Непостоянный характер выработки электричества солнечными батареями влияет на потребности в инвестициях. Один гигаватт установленной мощности для солнечных батарей и для угольных или атомных электростанций – это не одно и то же, потому как солнечные батареи не работают по ночам и в облачную погоду. Вот почему, говоря о солнечных батареях и ветровых установках, необходимо различать установленную мощность и фактическую выработку электроэнергии. А вот установки концентрирующего типа теоретически могут давать передаваемую электроэнергию.

Некоторые специалисты отмечают, что концепция сетевого паритета рассматривает только прямые затраты для потребителя, а не суммарные

затраты для всей системы, которые включают дополнительные инвестиции в резервную мощность и дополнительные инвестиции в линии электропередачи из-за непостоянства выработки электричества, а также дотации и стимулы. Это повышает стоимость и сложность энергетической системы. Само топливо – солнечный свет (или ветер) – является бесплатным, но расходы все же имеются, и полная стоимость выработки электроэнергии каким-то образом «должна покрываться рынком, т. е. в конечном итоге потребителями», говорится в одном исследовании.

Концепция сетевого паритета тесно связана с еще одной концепцией – концепцией чистого измерения. Она позволяет потребителю электроэнергии вычитать количество электричества, которое он вводит в энергосистему благодаря солнечной установке, из количества, которое он получает от системы. На некоторых рынках, где цены на электроэнергию высоки, сетевой паритет, по крайней мере с точки зрения потребителя, близок, но пока еще не достигнут. «Все привязанные к энергосистеме рынки являются дотируемыми, – заметил Пол Мейкок, руководитель программы развития солнечной энергетики при президенте Картере. – Если вы получаете дотации, такой рынок не является рынком в полном смысле этого слова»²⁵.

Все крыши

Ханс Циглер был страстным сторонником фотоэлектрических преобразователей, активно выступавшим в 1958 г. за установку солнечных батарей на спутнике Vanguard. Когда полвека назад он заявил, что «крыши всех наших зданий в крупных и небольших городах» будут снабжены фотоэлектрическими преобразователями, он явно перегнул палку. Более полувека спустя, однако, на эту перспективу ставят все больше участников рынка – в США, в Европе и Азии. Некоторые оценки роста и установленных мощностей в будущем очень оптимистичны. Есть такие, кто полагает, что солнечные батареи могут давать значительную часть производимого в мире электричества уже к середине XXI в.

Может показаться, что фотоэлементы – это нечто сродни алхимии. Однако никакого волшебства в них нет, особенно если принимать во внимание масштабы мировой системы электроснабжения и их текущую стоимость. Один из главных приверженцев солнечных батарей, как это ни странно, довольно сдержан в оценках. Пол Мейкок обладает огромным опытом в сфере разработки фотоэлектрических преобразователей. Он, по его словам, «живет солнечными элементами и питается ими» вот уже больше 40 лет. «Все проекты, над которыми мы работали в Министерстве энергетики в 1970-х гг., реализуются, – сказал он. – Только спустя несколько десятилетий». Тем не менее он «опасается», что «люди могут принять солнечные батареи за единственное зеленое решение, тогда как на деле они являются лишь одним из восьми или девяти вариантов».

«Если мы получим от солнечных батарей 10 % всего производимого электричества к 2050 г., это будет большим достижением, – добавил Мейкок. – Теоретически мы можем выйти и на 15 % или даже 20 % без прорыва в технологии аккумулирования. Но 15 % всей производимой в мире электроэнергии – это очень высокий показатель. Для этого потребуются триллионы долларов. Для бизнеса, который

сегодня приносит более $100 млрд в год, это внушительная гора»²⁶.

Глава 29

Загадка ветра

Частный детектив Филип Марлоу по своему опыту знал, что ветрам, дующим из пустыни в лос-анджелесскую низину, следует уделять особое внимание.

«В тот вечер ветер дул из пустыни, – сказал он. – Это был один из тех жарких, сухих ветров санта-ана, которые спускаются с горных перевалов и заставляют вас напрячься. Когда дует санта-ана, может произойти все что угодно»¹.

Но ни вымышленному детективу Филипу Марлоу, ни его создателю, писателю Рэймонду Чендлеру, наверное, и в голову не приходило, что калифорнийские ветра могут способствовать появлению глобальной индустрии.

Сильные ветра штата стали ключевым фактором быстрого превращения ветра в самый крупный и самый быстрорастущий источник возобновляемой энергии в мире. В США доля ветровой энергии за 10 лет выросла в 10 раз. В Германии на ветровую энергию приходится около 60 % мощностей, использующих возобновляемые источники энергии, которые были созданы за последнее десятилетие.

Хотя ветроэнергетика стала крупным бизнесом, ее доля пока еще невелика – на нее приходится всего 3 % электроэнергии, производимой в США. Она также более затратна, чем газовые и угольные электрогенерирующие мощности, правда, ее стоимость постепенно снижается.

Но надежды на расширение использования ветра очень велики. Министерство энергетики США, например, поставило цель довести долю ветроэнергетики до 20 % в производстве электроэнергии к 2030 г. А одно из исследований предсказывает, что к 2030 г. ветер будет давать 22 % всей электроэнергии, производимой в мире. Насколько осуществимы столь амбициозные цели?²

На пути развития ветроэнергетики немало препятствий. Чем более она успешна, т. е. чем больше ее доля в производстве электроэнергии, тем сложнее ее интегрировать в существующую систему. Ветер дует не все время и с разной силой. Этот источник непостоянен, и вы не можете рассчитывать на него всегда, когда он необходим. В результате ветровая энергия, как и солнечная, не очень подходит для постоянного покрытия базовой нагрузки. Когда сила ветра недостаточно велика, нужен другой источник. Иными словами, требуются дополнительные инвестиции в новые традиционные энергогенерирующие мощности. Непостоянство ветра также усложняет управление всей энергосистемой и поддержания баланса между различными источниками энергии. К тому же источники ветровой энергии, как правило, рассредоточены и зачастую удалены от населенных пунктов, что обуславливает потребность в сооружении линий электропередачи.

Сегодняшние ветрогенераторы нельзя назвать простыми, и к тому же они очень громоздки. Однако, хотя силовая электроника, средства автоматизированного управления и конструкция современного ветрогенератора высотой с 25-этажный дом довольно сложны, базовая концепция проста. Энергоресурс – ветер – предоставляется бесплатно матерью-природой. Ветра возникают вследствие вращения Земли, наличия неровностей на ее поверхности (горы, низины, океаны) и солнечного излучения – когда воздух нагревается, он расширяется, становится легче и поднимается вверх, а на его место устремляется более холодный воздух. Скорость воздушного потока при этом может быть небольшой (легкий ветерок), а может быть очень высокой (ураган). Прямое влияние солнца на температуру воздуха позволяет считать ветер одной из форм солнечной энергии.