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

Ергин Дэниел

Откуда возьмется электричество

Нынешняя теория электромобилей предполагает, что они будут подзаряжаться ночью, когда потребление электроэнергии находится на минимальном уровне. Это создаст новый рынок для электроэнергетических компаний и в то же время позволит сбалансировать нагрузку. И рынок этот будет очень большим. На подзарядку электромобиля нужно примерно такое количество электроэнергии, которое потребляется двумя домами за сутки. Иными словами, если EV получат распространение, нагрузка электроэнергетических компаний может вырасти почти вдвое, и при этом им не нужно будет вводить значительные дополнительные мощности.

В последние годы появилось новое видение: необходимая электроэнергия будет вырабатываться ветровыми и солнечными установками, которые

не дают выбросов углекислого газа. Эта электроэнергия будет передаваться в города по существенно расширенной и модернизированной системе линий электропередачи и в конечном итоге поступать в аккумуляторы электромобилей. Некоторые даже допускают, что автомобили станут своего рода системой хранения – аккумуляторы, находясь в режиме простоя, будут отдавать неиспользованную электроэнергию энергосистеме.

Но в существующей электроэнергетической системе на возобновляемые источники энергии приходится менее 2 % вырабатываемой электроэнергии. Ли Шиппер, профессор Стэнфордского университета, утверждает, что большинство EV станут, как он их называет, EEV – «автомобилями с выбросами в других местах». Иными словами, выбросы и парниковые газы, связанные с перевозками, будут поступать в атмосферу не из выхлопных труб автомобилей, а из дымовых труб угольных электростанций, на которых будет вырабатываться необходимое для EV электричество. Так что нужно также учитывать, откуда возьмется электричество. Оно будет вырабатываться с использованием урана, угля или ветра? Или чего-то другого? Будет ли это природный газ, который дает в два раза меньше углекислого газа, чем уголь, и запасы которого теперь гораздо более значительны благодаря прорыву в сфере добычи сланцевого газа? Последнее также является альтернативой сжиганию природного газа в двигателях. По сути природный газ становится моторным топливом, но косвенно – он будет давать электричество для аккумулятора электромобиля¹⁸.

Как скоро может наступить это электрическое будущее? В глобальном масштабе доля продаж новых EV и PHEV в 2030 г., по оценкам, может составить в зависимости от сценария от 3 до 25 % суммарного годового объема продаж автомобилей. При самом оптимистичном сценарии проникновение таких автомобилей (иными словами, общее число EV и PHEV в глобальном автомобильном парке) составит около 12%¹⁹.

Одними из основных детерминантов фактического результата будет политика правительств, потому как именно политика – регулирование, стимулы и дотации – сегодня продвигает разработку электромобиля и именно от нее зависит экономический аспект. Снижения затрат можно добиться при помощи инноваций, классический пример – внедрение сборочной линии Генри Фордом. Один из главных аргументов в пользу политики, стимулов и дотаций связан с тем, что они направлены на увеличение масштабов и количества инноваций, снижающих затраты. Следовательно, крайне важно, насколько стабильной будет та политика, которая сегодня направлена на превращение электричества в опору автомобильного парка. В конце концов, энергетическая политика нередко носит «маятниковый» характер – сначала она нацеливается на одно, потом на другое, затем вновь на первое.

Тепловой разгон

EV уже производятся и присутствуют на рынке. Но как продукт для массового рынка электромобиль по-прежнему является большим экспериментом, перед которым все еще стоят серьезные барьеры.

Аккумуляторы должны быть менее громоздкими, иметь меньшую массу, быстрее заряжаться и дольше функционировать до подзарядки. Они также должны иметь большой срок службы, несмотря на непрерывную разрядку и подзарядку. К тому же необходимо продемонстрировать, что такие проблемы, как тепловой разгон – разрушительный нагрев, – у них отсутствуют. Помимо движения автомобиля аккумуляторы должны обеспечивать электроэнергией и разного рода устройства – от усилителя руля до кондиционера. Также необходимо существенно снизить стоимость²⁰.

Сегодня аккумуляторы являются объектом интенсивных и хорошо финансируемых исследований по всему миру. Организации, выполняющие их, конкурируют друг с другом – налицо глобальная «аккумуляторная гонка». В то же время нет единого мнения по поводу

того, где на «кривой обучения» мы сейчас находимся и как скоро она пойдет вниз.

Вторая проблема – инфраструктура. Сегодняшняя автомобильная система не может функционировать без густой сети автозаправочных станций, создававшейся в течение десятилетий. Для большого парка электромобилей потребуется аналогичная сеть станций подзарядки. Одна машина в округе никаких сложностей для энергосистемы не создаст. Но что произойдет с трансформаторными подстанциями, если все жители одного, другого, третьего квартала одновременно поставят автомобили на подзарядку?²¹

К тому же необходимо смотреть дальше «ранних последователей». По словам бывшего генерального директора GM Рика Вагонера, в 1990-е гг. General Motors «очень серьезно дотировала EV1». Но если клиенты не хотят покупать, их тяжело убедить сделать это. EV должен привлечь массовый рынок. Для этого и в городских, и в сельских районах необходимо построить станции подзарядки, чтобы обеспечить удобство, надежность и доступность²².

Правительство может только издавать директивы, создавать стимулы и предоставлять дотации. Находить автомобиль с подходящими ценой, функциональными возможностями, техническими характеристиками и надежностью должны сами покупатели. На это нужно время. В частности, важным фактором, влияющим на поведение клиентов, является так называемое беспокойство о пробеге – опасение, что автомобиль из-за разрядки аккумулятора встанет посреди дороги.

Ответом на потребности клиентов может быть структурирование этих потребностей – создание разных машин для разных целей. Маленьким электромобилем – современной версией упомянутых выше Detroit Electric и Baker Runabout – люди могут пользоваться для поездок по городу, а большим автомобилем с бензиновым двигателем или гибридным автомобилем – для поездок за пределы города. В то же время, как и при запуске любого другого нового продукта, всегда существует риск непредвиденных эффектов, которые могут оказать негативное влияние на восприятие EV как класса.

Существует еще и проблема обеспечения электроэнергией. Считается, что объем неиспользуемых генерирующих мощностей, особенно в ночное время, достаточен для обслуживания большого парка электромобилей. Но в случае значительного увеличения числа электромобилей энергосистему ожидает серьезное испытание. Что произойдет, если большинство людей будут подзаряжать EV не ночью, а в часы пикового потребления? Справится ли система с возросшей нагрузкой?

Возникают и другие вопросы. Помимо выбросов двигатель внутреннего сгорания создает шум. Поначалу отсутствие шума рассматривалось как существенное преимущество электромобилей (и гибридов). Однако звуки являются важной составляющей формирования сенсорной и ситуационной осведомленности как у водителей, так и у пешеходов и велосипедистов. Организации людей с нарушениями зрения заявили, что бесшумные автомобили представляют угрозу. В Японии автопроизводители, выполняя предписание правительственного Комитета по контрмерам в отношении бесшумных гибридных и других автомобилей, стали производить двигатели, издающие при работе звук. Эту проблему придется решить и США, и странам Европы.

Но каким должен быть звук? Карлос Гон также входит в группу исследователей Nissan, занимающихся этим вопросом. «Звук должен быть характерным для электромобиля, – сказал он, – приятным и не слишком громким»²³.

Сначала азия

С учетом всех этих препятствий, где ожидать появления первого крупного рынка EV?

Благоприятные для распространения EV условия есть в ряде азиатских мегаполисов. Их физическая инфраструктура еще находится в процессе формирования, а потому там проще создать сеть станций подзарядки, чем в старых городах США и стран Европы. К тому же для этих мегаполисов характерен высокий уровень загрязнения воздуха, и недовольные жители требуют от властей улучшения его качества.