Билл Гейтс - Как нам избежать климатической катастрофы

Все зависит от двух факторов — стоимости аккумулятора и срока его эксплуатации до замены. Что касается цены, допустим, можно купить аккумулятор на один киловатт-час за 100 долларов. (Это весьма сдержанная оценка, и мы не будем обсуждать, что произойдет, если придется брать кредит на покупку аккумулятора.) Предположим, что срок его службы составит 1000 циклов заряда-разряда.

Итак, общая стоимость аккумулятора на один киловатт-час — 100 долларов на 1000 циклов, а значит, 10 центов за киловатт-час. Это плюс к расходам на производство самой электроэнергии, что при использовании солнечной энергии составляет 5 центов за киловатт-час. Другими словами, энергия, которую мы храним для ночного потребления, обойдется в три раза дороже того, что мы платим в течение дня: 5 центов за производство и 10 центов за хранение, итого 15 центов.

Некоторые ученые считают, что могут создать аккумулятор, который прослужит в пять раз дольше, чем тот, о котором шла речь. Если это возможно, то наценку удастся снизить с 10 до 2 центов, что, конечно, намного лучше. В любом случае ночную проблему можно решить уже сейчас, если мы готовы заплатить солидную наценку, — а благодаря инновациям, я уверен, ее удастся сократить.

К сожалению, ночные перебои еще не самая большая проблема. Сезонные колебания летом и зимой — намного более серьезное препятствие. Есть несколько вариантов решений — добавить энергию с атомной или газовой электростанции с технологией улавливания выбросов, и любой реалистичный сценарий предполагает один из этих вариантов. Я еще вернусь к ним, но сейчас, иллюстрируя проблему сезонных колебаний, для простоты ограничусь аккумуляторами.

Допустим, мы хотим сохранить один киловатт-час не на сутки, а на целый сезон. Произведем мы его летом, а зимой используем для отопления. На этот раз жизненный цикл аккумулятора не проблема, поскольку мы заряжаем его только раз в год.

Но, допустим, нужно дополнительное финансирование для покупки этого аккумулятора. Мы нашли кредит в 100 долларов. (Как вы понимаете, для одного аккумулятора вряд ли придется привлекать дополнительное финансирование, но оно может понадобиться при покупке аккумуляторов для хранения нескольких гигаватт. Расчеты те же.) Если мы платим 5% по кредиту, а аккумулятор стоит 100 долларов, то это плюс еще 5 долларов на хранение одного киловатт-часа. Помните, сколько мы тратим на солнечную энергию в течение дня? Всего 5 центов. Кто заплатит 5 долларов за хранение электричества, которое на самом деле стоит 5 центов?

Сезонные колебания и высокая стоимость хранения приводят к еще одной проблеме — особенно для крупных потребителей солнечной энергии, — проблеме переизбытка летом и нехватки зимой.

Поскольку ось вращения Земли наклонена, количество солнечного света, которое попадает на конкретное место планеты, варьируется в зависимости от времени года, как и интенсивность света. Насколько велика разница, зависит от того, как далеко вы находитесь от экватора. В Эквадоре почти нет никаких изменений. В Сиэтле, где я живу, мы получаем примерно в два раза больше солнечного света в самый долгий день в году, чем в самый короткий. В некоторых регионах Канады и России — в 12 раз больше [52].

Чтобы объяснить, почему эти колебания важны, проведем еще один мысленный эксперимент. Представим город неподалеку от Сиэтла — назовем его Солнцеградом, — который хочет производить гигаватт солнечной энергии круглый год. Какую площадь должна занимать его солнечная установка?

Один вариант — установить столько солнечных панелей, сколько нужно для производства гигаватта электроэнергии летом, когда много солнца. Но зимой, когда солнечного света в два раза меньше, городу придется туго: он столкнется с нехваткой электроэнергии. (А городской совет прекрасно понимает, что хранить электроэнергию слишком дорого, поэтому от аккумуляторов отказались.) Другой вариант — разместить столько солнечных панелей, сколько нужно для коротких зимних дней. Однако в этом случае с наступлением лета город будет производить гораздо больше электроэнергии, чем нужно. Цены на электричество упадут в разы, и невозможно будет возместить затраты на установку всех этих панелей.

Решить проблему переизбытка Солнцеград может, отключив некоторые панели летом, но тогда получится, что город вкладывает деньги в оборудование, которое используется только несколько месяцев в году. Это повысит цены на электричество для жилых домов и коммерческих организаций. Другими словами, зеленая наценка вырастет.

Это не просто гипотетический пример. Нечто похожее происходило в Германии, которая развернула амбициозную программу Energiewende и нацелилась на получение к 2050 году 60% энергии за счет возобновляемых источников. За последние 10 лет страна потратила миллиарды долларов, расширяя области применения возобновляемых источников и повысив мощности производства солнечной электроэнергии почти на 650% с 2008 по 2010 год. Однако в июне 2018 года Германия произвела примерно в 10 раз больше солнечной энергии, чем в декабре 2018 года [53]. По сути, в некоторые летние дни немецкие солнечные и ветряные станции производят столько энергии, что страна не может ее израсходовать. Когда такое происходит, Германия поставляет часть электроэнергии в соседние Польшу и Чехию. Лидеры этих стран жалуются, что это перегружает их собственную энергетическую систему, вызывая непредсказуемые колебания в ценах [54].

Перебои связаны с еще одной проблемой, решить которую даже сложнее, чем проблему суточных и сезонных колебаний. Что произойдет, когда в силу тех или иных причин город будет вынужден прожить несколько дней без возобновляемых источников энергии?

Представьте будущее, в котором Токио получает всю необходимую электроэнергию только от ветрогенераторов. (В Японии действительно дуют ветры с берега и с моря.) Однажды в августе, на пике сезона тайфунов, на страну обрушивается чудовищный ураган. Если не отключить ветряные турбины, он может разнести их в клочья. Власти Токио принимают решение отключить турбины и использовать электроэнергию, которая хранится в самых больших аккумуляторах, какие удалось найти.

Вопрос в следующем: сколько аккумуляторов понадобится, чтобы обеспечить Токио электроэнергией в течение трех дней, пока ураган не утихнет и можно будет снова включить турбины?

Ответ: больше 14 миллионов аккумуляторов. Это больше, чем производится во всем в мире за 10 лет. Их стоимость — 400 миллиардов долларов, а с учетом срока службы аккумуляторов ежегодные расходы составят более 27 миллиардов долларов [55]. И это только расходы на сами аккумуляторы, сюда не входят траты на их установку и обслуживание.

Это гипотетический пример. Никто не считает, что Токио должен получать всю электроэнергию от ветра и хранить ее в имеющихся на сегодня аккумуляторах. Я использую этот пример, чтобы подчеркнуть, как сложно и дорого хранить электроэнергию в больших объемах, но это одна из проблем, требующая решения, если мы собираемся получать значительный процент чистой электроэнергии из нестабильных источников.