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

Ергин Дэниел

Плюсом для азиатских стран также может быть и то, что там у гораздо большей части потенциальных покупателей пока еще нет автомобиля. Это означает, что у них, в отличие от развитых стран, отсутствует сложившееся представление о том, какой «должна быть» машина по размеру и техническим характеристикам. К тому же многие жители азиатских мегаполисов, особенно китайских, уже имеют опыт эксплуатации EV, точнее, его двухколесной разновидности, электровелосипеда.

«Люди хотят иметь машину в семье, – сказал один китайский чиновник. – Правительство не может изменить это. Но оно может влиять на выбор вида машины». Новая политика свидетельствует, что Пекин хочет видеть рост доли электромобилей²⁴. Китайское правительство

сделало «автомобили на новом источнике энергии» одним из семи стратегических секторов экономического развития. Приверженность этой линии подкрепляется существенными дотациями, благодаря которым EV становятся более привлекательными. Кроме того, администрации провинций и местные администрации осуществляют закупку EV для своих автомобильных парков, создавая рынок электромобилей²⁵.

Однако, несмотря на амбициозные цели, достижения Китая в 2012 г. в этой сфере оказались скромными. Первоначальные надежды на быстрое распространение EV в стране не оправдались, и будущее электромобилей в китайских мегагородах остается туманным²⁶.

Водородная магистраль

Электромобиль – не единственная возможность снизить выбросы до нуля. Теоретически очень привлекательны топливные элементы. Они аналогичны аккумуляторам в том, что генерируют электричество за счет химических реакций. У них также нет движущихся частей. Однако, в отличие от аккумулятора, который необходимо подзаряжать от внешнего источника электричества, и одноразовой химической батареи топливный элемент вырабатывает электричество, потребляя газообразный водород. Это своего рода батарея с газовым резервуаром. В топливном элементе происходит электрохимическая реакция водорода и кислорода, в результате которой образуются электричество и вода. Что немаловажно, топливные элементы могут конкурировать с жидким топливом по удельному энерговыделению.

Впервые водород и топливный элемент привлекли серьезное внимание автопроизводителей после выпуска Калифорнией в 1990 г. директивы о нулевых выбросах. Honda, Toyota и GM с тех пор являются приверженцами топливных элементов.

Однако внедрение топливных элементов сопряжено с серьезными сложностями. Сами топливные элементы – устройства, которые преобразуют водород или другой исходный химический материал в электричество, – дороги и требуют значительных инвестиций и прорывов для коммерциализации. Согласно одной оценке, чтобы топливные элементы стали экономически выгодными, их цену нужно снизить в 20 раз²⁷.

Дорог и водород, который сегодня используется главным образом на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах. В чистом виде водород в природе не встречается. Его необходимо извлекать из чего-то. Сегодня водород получают в основном из природного газа, а теоретически его можно производить при помощи атомной энергии. Хранить и транспортировать водород для автомобилей технически сложно и дорого. Также необходимы существенные инвестиции в станции заправки водородом.

Будучи губернатором Калифорнии, Арнольд Шварценеггер с помпой открыл сеть станций заправки водородом, которые он окрестил «калифорнийской водородной магистралью к экологически чистому будущему». Однако на деле эта магистраль ушла не так далеко. К 2012 г. в штате насчитывалось всего 14 станций заправки водородом²⁸.

Еще один возможный вариант – топливный элемент на природном газе, а не на водороде, так называемый твердооксидный топливный элемент. Однако некоторые считают, что топливные элементы на природном газе больше подходят для стационарных установок, например для автономных генераторов, а не для автомобилей.

Природный газ

Потенциальным конкурентом EV является NGV – автомобиль, работающий на природном газе. Этот автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, в котором в качестве топлива используется не бензин или дизельное топливо, а природный газ.

Хотя природный газ стоит значительно дешевле, чем бензин, автомобили, работающие на природном газе, составляют всего 1 % от общего числа легковых автомобилей в мире. Это в основном такси и другие машины в Азии и в Латинской Америке. Не так давно резкое увеличение объема продаж NGV наблюдалось в Италии в результате введения налоговых льгот. В США NGV составляют менее 0,1 % от общего числа автомобилей на дорогах²⁹.

Существенное увеличение количества NGV связано с серьезными сложностями, даже если не брать в расчет стоимость переоборудования бензинового автомобиля или изготовления автомобиля, работающего на природном газе. На создание сети станций заправки природным газом требуются миллиарды долларов. Из-за меньшей удельной энергоемкости природного газа автомобили, работающие на нем, имеют меньший пробег до заправки. Также у автомобиля, работающего на природном газе, уменьшается объем багажника, поскольку баллон для природного газа больше бензобака. К тому же NGV должен конкурировать с все более топливосберегающими, удобными традиционными автомобилями и с пользующимися значительной политической поддержкой автомобилями, работающими на биотопливе, и электромобилями.

Одним из возможных рынков для NGV являются централизованные парки такси, грузовиков и автобусов, которые ездят на относительно небольшие расстояния и которые можно легко и с небольшими затратами заправлять на центральной базе. Еще один возможный рынок – грузовики для дальних перевозок, которые могут работать на сжиженном природном газе (LNG). Но здесь свои сложности – потребность в терминалах для заправки LNG, более высокая стоимость грузовиков, работающих на LNG, и низкая удельная энергоемкость LNG по сравнению с дизельным топливом. Это также ограничивает вторичный рынок таких грузовиков, который имеет важное значение для бизнеса их владельцев.

Вместе с тем революция в сфере добычи сланцевого газа и последовавшее за ней значительное снижение цен на газ в Северной Америке создают стимул для использования природного газа в качестве транспортного топлива. Уже идет разработка новых двигателей для грузового транспорта, и прорабатываются возможности строительства сетей станций для заправки сжиженным природным газом на основных транспортных магистралях.

В России разница цен нефти и природного газа также может способствовать распространению автомобилей, работающих на газе.

Автомобили будущего

Электромобили, гибриды, автомобили на биотопливе, автомобили на природном газе, автомобили с более эффективным двигателем внутреннего сгорания, автомобили на топливных элементах в перспективе – соперничество за статус «автомобиля будущего» снова в разгаре. Не исключено, что это будет не «автомобиль», а «автомобили будущего». Предыдущее состязание, развернувшееся столетие назад, безоговорочно выиграл автомобиль с двигателем внутреннего сгорания по таким параметрам, как стоимость, удобство, технические характеристики и пробег. Но в этот раз победителей может быть несколько – разные автомобили для разных целей.

Так или иначе, почти абсолютное доминирование нефти в транспортной сфере рано или поздно завершится. Автомобили наверняка станут более эффективными. Это неизбежно. Администрация Обамы ввела новые нормы топливной эффективности, которые требуют снизить расход горючего до 4,4 л на 100 км к 2025 г., что должно очень сильно повлиять на потребление нефти. Электричество, скорее всего, будет играть более существенную роль благодаря гибридам и электромобилям. Значительные средства и усилия вкладываются в разработку биотоплива второго поколения. Также не исключено, что поиски экологически чистого, безопасного вида транспорта приведут к неожиданным решениям.