Билл Гейтс - Как нам избежать климатической катастрофы

А чистой электроэнергии нам понадобится намного больше уже в ближайшие годы. Большинство экспертов считают, что по мере электрификации других высокоуглеродных процессов, таких как производство стали и работа транспорта, мировой объем производства электроэнергии придется удвоить или даже утроить к 2050 году. И это без учета роста населения и того факта, что люди будут богатеть и нуждаться в большем количестве электроэнергии. Мир повысит ее потребление более чем в три раза.

Поскольку солнце и ветер ненадежны, придется увеличить мощность электростанций и производить больше электроэнергии. (Мощность показывает, сколько электроэнергии можно теоретически произвести при самом сильном солнце и самом сильном ветре; выработка — реальный объем, учитывающий колебания, закрытие энергетических станций на ремонт и другие факторы. Выработка всегда ниже, чем мощность, а в случае таких нестабильных источников, как солнце и ветер, — намного ниже.)

С ростом производства электроэнергии и повышения роли солнца и ветра полный переход на безуглеродную электроэнергию в Америке к 2050 году потребует дополнительных 75 гигаватт мощности ежегодно в течение 30 лет.

Много ли это? За последние 10 лет мы добавляли в среднем 22 гигаватт в год. Теперь нужно увеличить этот показатель в три раза и удерживать этот темп еще три десятка лет.

Будет чуть проще, когда мы сделаем солнечные батареи и ветрогенераторы дешевле и эффективнее — то есть когда придумаем, как получать из солнечного света и ветра еще больше энергии. (На сегодня лучшие солнечные панели преобразуют в электроэнергию меньше четверти солнечного света, а теоретическая верхняя граница самого распространенного коммерческого типа панелей составляет около 33%.) Когда коэффициент конверсии вырастет, мы сможем получать больше энергии с той же площади земли, что будет весьма полезно для широкого применения этих технологий.

Но более эффективных панелей и турбин недостаточно, поскольку есть колоссальная разница между строительством в XX веке и нашими потребностями в XXI веке. Местоположение играет ключевую роль.

С момента появления электросетей почти все электростанции в Америке располагались неподалеку от стремительно растущих городов: было удобно использовать железные дороги и трубопроводы для транспортировки ископаемого топлива с места добычи на электростанции, где его сжигали и производили электроэнергию. А значит, американские электросети нуждаются в железных дорогах и трубопроводах для транспортировки топлива на большие расстояния до электростанций, а затем в линиях электропередачи для подачи электричества на короткие расстояния в города.

Для солнечной и ветровой энергии эта модель не подходит. Солнечный свет невозможно транспортировать в железнодорожной цистерне на электростанцию — его нужно преобразовывать в электроэнергию прямо на месте. Однако почти все солнце в Америке находится на юго-западе, а ветер — на Великих равнинах, далеко от крупных городов.

В двух словах, перебои — основной фактор, который повышает цены на безуглеродное производство электроэнергии. Именно по этой причине города, которые пытаются перейти на зеленые источники энергии, все равно дополняют солнечную и ветровую энергию другими источниками, такими как газовые электростанции, которые можно включать и выключать по требованию, а эти так называемые пиковые электростанции даже с натяжкой нельзя назвать безуглеродными.

Внесем ясность: нестабильные источники энергии, такие как солнце и ветер, могут сыграть важную роль в стремлении к нулевым выбросам. По сути, другого пути у нас нет . Причем перейти на возобновляемые источники нужно как можно быстрее — там, где это экономически целесообразно. Удивительно, насколько снизилась стоимость солнечной и ветровой электроэнергии за последние 10 лет: солнечные фотоэлементы, к примеру, с 2010 по 2020 год подешевели в 10 раз, а стоимость полноценной системы солнечной энергетики снизилась на 11% за один только 2019 год. В основном этот спад вызван тем, что мы учимся на своем опыте: чем чаще мы что-то делаем, тем лучше у нас получается.

Однако нам еще предстоит устранить препятствия, которые мешают использовать возобновляемые источники с максимальной пользой. К примеру, многие считают, что американская электросеть представляет собой единую систему, но на самом деле это не так. Нет одной электросети; их много, и они разрозненные, поэтому электроэнергию можно доставлять только в те регионы, где она производится. Аризона может продавать излишек солнечной электроэнергии соседям, но не штатам на другом конце страны.

Эту проблему можно решить, расчертив страну тысячами километров особых высоковольтных линий электропередачи, рассчитанных на большие расстояния. Подобная технология существует. По сути, США уже провели такие линии. (Самая длинная тянется от штата Вашингтон до Калифорнии.) Но политические препятствия к массовому преобразованию электросетей слишком велики.

Только подумайте, интересы скольких землевладельцев, коммунальных компаний, местных и правительственных органов придется задеть, чтобы проложить линии электропередачи, по которым солнечная энергия поступит с юго-запада страны к клиентам в Новой Англии! Один только выбор маршрута и получение разрешений — колоссальная задача; люди вряд ли обрадуются, если вы захотите провести линии электропередачи через местный парк.

Начало строительства линии электропередачи TransWest Express для транспортировки ветровой энергии из Вайоминга в Калифорнию и на юго-запад страны запланировано на начало 2021 года. Заработает она в 2024 году — через 17 лет после начала планирования.

Но если проект удастся, это будет настоящий прогресс. Я финансирую другой проект, в рамках которого создали компьютерную модель всех электросетей США. С помощью этой модели эксперты выяснили, что нужно сделать западным штатам, чтобы добиться цели, которую поставила перед собой Калифорния, — 60% возобновляемых источников к 2030 году, а восточным штатам, чтобы добиться цели, которую поставил Нью-Йорк, — 70% чистой энергии за тот же срок. Эксперты обнаружили, что это невозможно без усовершенствования системы энергообеспечения. Модель также показала, что общерегиональные и национальные методы передачи электроэнергии — вместо разрозненных попыток обойтись собственными технологиями — позволят каждому штату сократить эмиссию, задействовав на 30% меньше возобновляемых источников, чем понадобилось бы в противном случае. Другими словами, мы сэкономим деньги, построив электростанции на возобновляемых источниках в оптимальных локациях, создав единую общенациональную сеть и транспортируя энергию с нулевыми выбросами в любой регион страны [56].