Билл Гейтс - Как нам избежать климатической катастрофы

Морская ветроэнергетика должна развиваться, другого пути нет. Сейчас производители находят способ делать турбины большего размера, чтобы каждая давала больше энергии, а также решают инженерные проблемы, связанные с установкой крупных металлических объектов в океане. Поскольку эти инновации снижают цены для конечных потребителей, в мире устанавливается больше турбин; использование морской ветроэнергетики росло в среднем на 25% в год за последние три года. На сегодня Великобритания — крупнейший в мире потребитель прибрежной ветровой энергии благодаря продуманным правительственным субсидиям, которые побуждают компании инвестировать в эту сферу. Китай тоже вкладывает большие суммы в морскую ветроэнергетику и, скорее всего, станет крупнейшим ее потребителем в мире к 2030 году.

В США есть немало мест для установки прибрежных ветряных электростанций, особенно в Новой Англии, Северной Калифорнии и Орегоне, на северном побережье Мексиканского залива и на Великих озерах. Теоретически мы могли бы получать таким образом 2000 гигаватт — более чем достаточно для текущих потребностей нашей страны [59]. Но если мы хотим использовать этот потенциал с максимальной выгодой, нужно облегчить установку турбин. Сейчас вас ждет настоящая бюрократическая мясорубка: вы покупаете один из федеральных участков, количество которых ограничено, затем проходите многоступенчатую процедуру получения отчета о влиянии на окружающую среду, затем добиваетесь дополнительных разрешений от штата и местных властей. И на каждом шагу вам будут ставить палки в колеса (обоснованно или нет) владельцы прибрежных домов, туристическая отрасль, рыболовы и сообщества экоактивистов.

Ветроэнергетика — многообещающее направление: она становится дешевле и может сыграть ключевую роль в процессе сокращения эмиссии СО 2до нуля многими странами.

Геотермальная энергетика. Глубоко под землей — от сотни метров до полутора-двух километров — скрыты раскаленные твердые породы, которые можно использовать для безуглеродного производства электроэнергии. Для этого нужно подавать под высоким давлением воду в скважину прямо на эти породы, чтобы она поглощала тепло, а затем выходила из другого отверстия, приводя в движение турбину или каким-либо другим способом генерируя электроэнергию.

Однако в использовании энергии подземного тепла есть свои сложности. Удельная энергия — объем электроэнергии с квадратного метра — в этом случае довольно низка. В своей потрясающей книге 2008 года Sustainable Energy — without the hot air Дэвид Маккей подсчитал, что геотермальная энергетика могла бы удовлетворить меньше 2% потребностей Великобритании в электричестве, и даже для такого мизерного объема пришлось бы задействовать каждый квадратный метр в стране, причем бурение производить бесплатно [60].

Кроме того, есть нюансы в самом бурении скважин: сложно заранее прогнозировать, даст ли та или иная скважина необходимое тепло и как долго ее можно будет эксплуатировать. Примерно 40% всех скважин, разбуренных в поисках геотермальных источников, оказываются пустышками. К тому же геотермальные источники находятся только в отдельных регионах мира, причем места их наивысшей концентрации приходятся на зоны повышенной сейсмической активности.

Геотермальные источники внесут весьма скромный вклад в мировое производство электроэнергии, и все же эти проблемы стоит последовательно решать, примерно так, как это сделали с автомобилями. Компании работают над различными инновациями, которые будут опираться на технические достижения, значительно повысившие продуктивность бурения нефти и газа в последние годы. К примеру, разрабатываются более точные приборы для сейсморазведки, позволяющие легче находить геотермальные источники. Для безопасной и эффективной организации скважин применяется горизонтальное бурение. Так технологии, изначально разработанные для добычи ископаемого топлива, помогают приблизиться к нулевым выбросам.

Аккумуляторы. На изучение аккумуляторов я потратил намного больше времени, чем представлял вначале. (И потерял на аккумуляторных стартапах больше денег, чем мог себе вообразить.) К моему удивлению, несмотря на все ограничения литий-ионных аккумуляторов — которые питают ваш ноутбук и мобильные телефоны, — ничего лучше мы пока не придумали. Изобретатели изучили все металлы, которые можно использовать для изготовления аккумуляторов, и оказалось, что вряд ли удастся найти материал, позволяющий значительно улучшить их. Я думаю, что современные аккумуляторы можно усовершенствовать в три раза, но никак не в пятьдесят.

Все же увлеченных изобретателей это не останавливает. Я встречал блестящих инженеров, которые работают над созданием дешевых аккумуляторов, способных хранить энергию для нужд целого города (так называемое сетевое накопление энергии), причем достаточно долго, чтобы пережить сезонные колебания. Один изобретатель, которым я восхищаюсь, работает над созданием аккумулятора на жидком металле вместо твердого, который применяется в традиционных аккумуляторах. Смысл в том, что жидкий металл позволил бы хранить и быстро доставлять намного больше энергии — как раз то, что нужно для питания целого города. Технология уже протестирована в лаборатории, и теперь команда старается сделать ее достаточно дешевой и экономичной и доказать, что она работает в реальных условиях.

Другие ученые работают над так называемым проточным аккумулятором, когда электролиты хранятся в раздельных баках, а затем за счет давления, создаваемого насосами, их пропускают через специальную ячейку, где и производится электрический ток. Чем больше баки, тем больше энергии можно хранить, а чем больше аккумулятор, тем он экономичнее.

Гидроаккумулирующая электростанция. Это метод хранения электроэнергии, которой хватит на целый город, и работает он следующим образом: когда электроэнергия дешевая (например, когда сильный ветер быстро крутит турбины), вы закачиваете воду в резервуар на холме; затем, когда спрос на электроэнергию возрастает, вы выпускаете воду вниз так, чтобы она крутила турбину и преобразовывала энергию в электричество.

Это самый распространенный вид сетевого хранения электроэнергии в мире. К сожалению, он мало что дает. Десять крупнейших гидроаккумулирующих электростанций в Соединенных Штатах могут хранить столько энергии, сколько страна потребляет меньше чем за час. Думаю, вы представляете, почему проект не стал популярным: чтобы под действием насосов загнать воду на холм, нужен большой резервуар для воды и, конечно же, холм. Без этих двух условий ничего не получится.