Переход на зелёные, или альтернативные источники энергии — острая тема последних лет. Даже в самые турбулентные годы разговоры про новые ветряки и солнечные панели не прекращаются. Самые разные страны — от небольшого Азербайджана до огромного Китая — ставят себе цели по переходу на возобновляемые источники энергии.
И всё бы хорошо, но красивая картинка не всегда соответствует действительности. Разберёмся, почему из-за высокого спроса на батареи портится питьевая вода в Андах, а мода на солнечные батареи создала токсичные свалки. И почему не всегда она такая зелёная эта зелёная энергетика.
Зелёная, безуглеродная, возобновляемая
Для начала разберёмся с терминами. Путаница начинается уже на этапе, когда мы пытаемся сформулировать определение «зелёная энергия». Рассмотрим три варианта определений:
электроэнергия, добываемая из источников, которые возобновляются быстрее, чем расходуются;
электроэнергия, при производстве которой не выбрасывается или почти не выбрасывается углекислый газ;
электроэнергия, производство которой не вредит природе, экологии, внешней среде.
Первое определение ближе всего к тому, что принято называть «возобновляемые источники энергии», или ВИЭ. Иногда этот сектор называют альтернативной энергетикой. К ней относятся солнечные и ветряные электростанции, геотермальная энергия, энергия приливов и малые гидроэлектростанции, а также биоэнергия.
По прогнозу Международного энергетического агентства (МЭА), в 2023 году в мире появится ещё 107 ГВт новых мощностей ВИЭ — это рекорд по абсолютному приросту. Лидер этого энергоперехода — Китай. По тем же прогнозам, к 2024 году на него будет приходиться больше половины всех уставных мощностей ВИЭ в мире.
Если есть альтернативная энергетика, то должна быть и традиционная. К этому сектору относится всё то, к чему мы привыкли:
тепловые электростанции, или ТЭС на угле, газе, дизельном топливе, которые работают за счёт тепла от сжигания топлива;
крупные гидроэлектростанции, или ГЭС мощностью выше 25 МВт, для работы которых нужно создавать большой напор воды;
ядерная энергетика.
Разделение между традиционной и альтернативной энергетикой провести довольно легко. Альтернативные источники энергии восстанавливаются быстрее, чем человек успевает их использовать.
В традиционной энергетике топливо конечно, его запасы ограничены. Исключение — крупные ГЭС, но о причинах, почему их обычно не относят к ВИЭ, мы расскажем чуть позже.
Второе опредение употребляется, когда «зелёная энергия» равна «безуглеродной энергии». К ней относят все виды ВИЭ плюс гидроэлектростанции (ГЭС) и атомные электростанции (АЭС). При этом и атомная, и гидроэнергетика претендуют на «зелёность», но обычно до неё не дотягивают.
В основе работы АЭС лежит простой принцип парового двигателя. В реакторе происходит постоянная реакция деления ядер урана, выделяется много энергии. Она переходит в тепло и нагревает поступающую к реактору воду. Та превращается в пар, вращает турбину и вырабатывает электричество.
Всё бы хорошо, но в процессе образуются радиоактивные отходы. Пока полностью обезопасить их не получается, так что до звания зелёной АЭС пока далеко. Более того, по прогнозу World Nuclear Association, уже к 2035 году может возникнуть дефицит топлива для атомной энергетики.
Если мы говорим про ГЭС, для её работы нужен напор воды, который вращает турбину. Обычно его получают с помощью строительства плотины или других конструкций, которые меняют течение реки. Если для работы ГЭС нужно создать водохранилище, то это может сильно изменить экологию территории.
Из-за этого в России принято считать ВИЭ только малые ГЭС — мощностью до 25 МВт. К ним, в том числе относятся приливные электростанции, или ПЭС. Работают они точно так же, но устанавливаются в прибрежной территории.
Самое сложное определение зелёной энергетики — третье. С одной стороны, его как будто можно приравнять с первым. С другой, очень сложно оцифровать влияние на природу и экологию. К тому же, если посмотреть совсем вглубь, такого просто не бывает.
Зелёный тупик
Дальше мы будем говорить про зелёную энергетику как про систему, в основе которой находятся возобновляемые источники энергии, или ВИЭ.
Так называемый энергетический переход — это увеличение доли зелёной энергии в мировой энергосистеме. Сюда же можно включить такие технологии, как, например, замена традиционного транспорта на электрокары.
Но чем активнее экономика внедряет ВИЭ, тем больше требуется металлов для производства комплектующих, аккумуляторов и другой инфраструктуры. Почти весь этот спрос (около 95%) приходится на три металла — железо (конкретнее — сталь), медь и никель.
Может случиться так, что мировая экономика не будет покрывать этот растущий спрос. Не так давно Financial Times предупредила, что добываемой сейчас меди не хватает, и её производство будет и дальше сокращаться. Это связано с падением цен на металл (с $10 000 на пике год назад до $8 000 сейчас). Новые шахты просто невыгодно открывать, а старые будут закрываться.
Но это проблемы в долгосрочной перспективе. Электростанции на ВИЭ очень сильно зависят от природных условий.
Например, приливные электростанции, ПЭС, могут работать только в связке с более стабильными источниками энергии. Выработка на ПЭС сильно колеблется даже в течение суток. Поэтому рассчитывать только на ВИЭ пока нельзя, и в пару к ним часто идут «сомнительные» с точки зрения экологии АЭС или даже «грязные» тепловые электростанции.
Бывает и наоборот, когда энергии вырабатывается слишком много. Разберём на примере ветряных электростанций, или ВЭС. Если скорость ветра высокая и держится достаточно долго, то ВЭС вырабатывают слишком много электроэнергии. Это приводит к отрицательным ценам: потребителям платят за то, чтобы они приняли электричество. Такое часто происходит в странах с большой долей ВИЭ в энергосистеме — в Дании, Нидерландах, Финляндии, Германии или Бельгии.
Избыток энергии можно хранить, хотя такие системы и увеличивают стоимость электроэнергии. В основе систем хранения лежат обычно литий-ионные аккумуляторы. Наряду с электромобилями, хранилища зелёной электроэнергии стимулируют спрос на этот металл.
Больше половины мировых запасов лития находятся в Боливии, Аргентине и Чили. На границе трёх этих стран, в Андах, расположился так называемый Литиевый треугольник.
В основном литий добывают из подземных рассолов. Богатую солями воду выкачивают в наземные бассейны, где хлорид лития «выпаривается» на солнце. Но пока идёт этот процесс, едкие соли разносит ветром. Они вредят почве, портят питьевую воду и могут даже ослепить животных. Такова цена энергетического перехода.
Иногда влияние ВИЭ может быть настолько негативным, что от строительства электростанций вовсе отказываются. Например, уже много лет идут разговоры о строительстве в Сахаре солнечной электростанции. Панели могли бы покрыть более 20% пустыни.
Но проект до сих пор не был реализован, и причин тому две. Прежде всего, солнечные панели изменят так называемое альбедо — отражающую способность местности. У песка она достаточно высокая, а у солнечных панелей — ниже. Из-за этого Сахара может нагреться ещё больше.
Вторая причина совсем банальная — плохая инфраструктура. При передаче электроэнергии в населённые части Африки будет теряться одна пятая энергии. Рентабельность такого проекта очень сомнительна.
Ещё одна острая проблема — утилизация, и особенно часто о ней вспоминают, когда говорят о солнечных панелях. К 2050 году в мире может накопиться от 60 до 78 млн тонн таких отходов.
Хотя срок службы панелей довольно высок, потребители-частники не всегда дожидаются его окончания и покупают новые панели. Если старые сдали на переработку, то уже хорошо. Если же их отправили на свалку, то они могут отравлять почву тяжёлыми металлами.
Зелёные страшилки
Хотя у зелёной энергии не всё так гладко, излишне демонизировать её не стоит. Но с этим мнением согласны не все, поэтому мифов вокруг ВИЭ гигантское количество. Особенно обывателей пугают ветряки — больше всего баек и легенд именно про них.
Один из самых популярных мифов — про гул ветряных станций. Якобы инфразвук, который создают лопасти при вращении, негативно влияет на здоровье, вызывает головные боли и мигрени. Никакого научного подтверждения этому нет.
Другой миф, связанный со здоровьем — про вспышки света из-за движения лопастей. Считается, что из-за того, что они создают колебание тени и света, у некоторых людей могут возникать эпилептические приступы. Этот миф мало кто воспринимает всерьёз.
Другая история — полумиф-полуправда. Работа ветряков может сказаться на среде обитания диких животных. Прибрежные ветряки в США недавно обвинили, что из-за них киты выбрасываются на берег. Прямых доказательств этому нет. Но экоактивисты говорят, что такое могло случиться из-за того, что оффшорные (прибрежные) ветряки дезориентировали китов.
А вот на птиц действительно ветряки могут влиять, особенно если лопасти перерезают маршрут перелётным птицам. Чтобы снизить влияние лопастей на пернатых, применяют разные хитрости. В Нидерландах недавно временно притормозили ВЭС до двух оборотов в минуту, чтобы пропустить перелётных птиц.
Самая смешная история связана с несчастными приливными электростанциями. Существует миф, что ПЭС своей работой замедляют вращение Земли (да, целой планеты) и портят экологию. Где-то у Баренцева моря икнула маленькая приливная электростанция.
Надежда на лучшее
При всех своих недостатках, зелёная энергетика всё-таки остаётся востребованной. Новые станции строятся, а старые проекты доказывают свою эффективность.
Возобновляемые источники энергии могут сделать экономику менее зависимой от ископаемых ресурсов. Например, маленькая европейская страна Черногория с 2016 по 2021 год нарастила долю ВИЭ до 35% в своём энергобалансе, чтобы снизить потребление горючего топлива. Как результат, ещё и сократились выбросы углекислого газа на 20%.
Большие экономики за пределами ЕС не отказываются от идеи углеродной нейтральности (снижение выбросов CO2 до нуля) даже на фоне турбулентности последних двух лет. Китай поставил цель к 2060 достичь нулевых значений нетто-эмиссий. Китай хочет прийти к такому уровню выбросов, когда они будут естественным образом поглощаться лесами и мировым океаном.
Но несмотря на темпы строительства ВИЭ-электростанций, Китай ещё только идёт к своему пику углеродных выбросов, который ожидается в 2030 году.
Вернёмся к зелёной энергетике. Все те проблемы, о которых мы говорили, остаются. Зелёная энергия всё ещё нестабильна, её хранение делает электроэнергию дороже, а утилизация пока несовершенна. Но все эти процессы постепенно улучшаются.
Иногда появляются довольно забавные разработки. Например, финские компании предложили заменить литий на песок в системах хранения энергии. Своеобразные хранилища из горячего песка должны помочь переводить излишки энергии в отопление.
Много разработок касаются утилизации отходов и их повторному использованию. Два года назад московские учёные из института МИСиС запатентовали технологию, которая позволяет безопасно вскрывать литий-ионные аккумуляторы.
Обычно такие эксперименты заканчиваются взрывом, но московские учёные придумали и запатентовали криогенно-вакуумную установку. По их словам, она же ещё должна сократить себестоимость производства аккумуляторов.
Так или иначе, и у зелёной, и у традиционной энергетики есть как минусы, так и плюсы. По этой причине не стоит очаровываться красивой картинкой. Но и лишняя демонизация технологий ни к чему хорошему не приведёт.
Буквально после написания статьи компания Siemens признала, что зеленая энергетика убыточна, но надеется, что к 2026 году она станет рентабельной. Если в 2023 году зеленая генерация принесла концерну убытки в €4,3 млрд, то в 2024 году принесет уже €2 млрд, а в 2026 производство турбин и строительство ветропарков даже может стать прибыльным. Siemens объявила о реорганизации Siemens Gamesa, которая занимается ветряным бизнесом.
В действительности вся зелёная энергетика в широкой массе глубоко убыточна. А правительства субсидируют около половины ее затрат за счёт налогоплательщиков. Если бы все эти зелёные проекты окупались, то им не требовались бы субсидии и массивные списания.
НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
-15% на заказ любого VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS.
