Прихильник швидкого перетворення сьогоднішньої енергії у відновлювані джерела повернувся до власних робіт через роки, щоб побачити, як відбувається перетворення. І він, звичайно, не був надто задоволений результатом.
П'ятнадцять років тому науковий журнал Science опублікував модель можливого переходу світової енергетики на "безвуглецеву". Робота стала широко цитуватися і читатись серед прихильників швидкого і радикального скорочення викидів CO2. У ній зазначалося, що, щоб не підвищувати температуру більше ніж на 2 ° C, енергія світу повинна буде повністю змінитися протягом наступних 30 років. А щоб це сталося, у світі тепер щодня доводиться експлуатувати "безвуглецеві" джерела потужністю близько 1100 мегават (МВт).
Провідний автор Кен Калдейра з Інституту Карнегі повернувся до своєї роботи через роки, щоб побачити, як це насправді виглядає. І він не був надто задоволений результатом - насправді сьогодні світ щодня додає близько 150 МВт нових джерел з низьким рівнем викидів. Різниця в порядку означає, що "реконструкція" енергії у формі, яку віддали би перевагу прихильники значного скорочення викидів СО2, займе не 30 років, а близько трьох з половиною століть, стверджує Technet.cz.
Розрахунок Калдейра, звичайно, лише приблизний, але він збігається з іншими подібними оцінками. Наприклад, прогноз цього року Міжнародного агентства з відновлюваних джерел енергії (IRENA) говорить про щось дуже подібне: він сказав, що темпи будівництва нових відновлюваних джерел повинні бути збільшені приблизно в шість разів, щоб відновлювані джерела енергії могли становити дві третини загального кінцевого споживання енергії та 85 відсотків виробництва електроенергії до 2050 року. Оцінки Калдейра були лише дещо амбітнішими, тому його прогноз ще більш "песимістичний".
Залишимо осторонь велику невизначеність, пов’язану із залежністю глобальної температури від рівня CO2, неточністю кліматичних моделей та законним питанням про те, якою мірою вона виграє для боротьби зі зміною клімату. Ми просто не маємо відповідних відповідей на багато з них, і ми можемо ніколи не мати. Звернімося до набагато більш практичного та більш важливого питання для вирішення нашого майбутнього: чому зміни не йдуть швидше, коли думка більшості (можливо, як професійної, так і громадської) зараз, очевидно, стоїть на стороні відстоювання необхідності обмеження викидів та ризиків глобального потепління. Чому приблизно через 20 років, коли питання зміни клімату стоїть на першому місці в суспільних інтересах, особливо в розвинених країнах, насправді нічого не змінилося.
І найімовірніше це не зміниться найближчим часом. До середини цього століття, за оцінками, споживання енергії у світі зросте приблизно на третину. Тільки протягом найближчих десятиліть лише одному Китаю, ймовірно, будуть потрібні ресурси, здатні виробляти приблизно таку ж кількість енергії на рік, що й загальне споживання енергії в США сьогодні (тобто виробництво всіх первинних джерел енергії), тобто близько 25 петаватт-годин (ШІН).
Це багато роботи
Читач може нас пробачити, але він трохи зупиниться, щоб проілюструвати гігантські розміри такого завдання: перехід до нової енергії зажадав би будівництва десятків тисяч великих атомних електростанцій або встановлення сонячних панелей в районі дуже приблизно відповідає Німеччині.
В умовах таких цифр дивно, що хтось уявляв швидші зміни. Минуле досить чітко показує нам, що щось подібне вимагає часу навіть у дуже підходящих обставинах. Згідно з широко цитованими даними, походження чехословацького, але сьогодні, в основному натуралізованого канадця Вацлава Сміля, минулі "енергетичні переходи" тривали дуже довго. Частка вугілля у світовому споживанні енергії зросла з 5 до 25 відсотків приблизно за 35 років. На нафту пішло 40 років, а на природний газ - 55 років.
Можливо, ви помітили, що тенденція полягає у продовженні енергетичних переходів. Не тільки Сміл вважає, що основною причиною є зростаюча технічна складність цих поступових перетворень. Вугілля замінило деревину, яка по суті є дуже схожим паливом. Нафтові похідні вже вимагали нових технологій, нові газові - і багато в чому вимогливіші (сучасні газові турбіни - це технологічні "дива", які ніколи не відповідають складності та рівню переробки космічним технологіям).
Можливо, ще більш важливою роллю є також збільшення фактичного споживання. У 1965 році споживання енергії у світі оцінювалось приблизно в 51 ШВГ. Сьогодні це приблизно втричі, десь вище 150 PWH, а в 1900 році, коли деревина повільно почала перевершувати вугілля як основне джерело енергії людства, загальне споживання становило, можливо, близько 10 PWH. У меншій системі зміни набувають чинності швидше.
Сьогодні енергетика є найбільшою галуззю в історії, і ситуація логічно може змінюватися лише повільно (і посилюється загальновідомим фактом, що інвестиційні рішення в енергетику приймаються десятиліттями). Наприклад, у розвинутих країнах світу на початку 1970-х років нафта постачала половину загальної споживаної енергії (тобто, включаючи транспорт), сьогодні це близько 35 відсотків.
Вони скорочують лише незначну частину частки "нових" відновлюваних джерел, які сьогодні мають частку трохи більше 2 відсотків. Набагато більшу роль відігравали також природний газ (від 19 до 27 відсотків), атомна енергетика (від 1 відсотка до 10), а також біопаливо та спалювання відходів (ВДЕ зросли з 2 відсотків до менше 6). Частка вугілля за той самий період впала приблизно з 22 відсотків до 17, і сьогодні в країнах ОЕСР природний газ перевершив важливість вугілля і є "двійкою" серед усіх видів палива.
Минуле також вчить нас, що «стара енергія» не любить зникати. Нові джерела все одно не замінили старих, дотепер вони завжди їх доповнювали. Хоча у нас вугілля пов'язане з промисловою революцією ще зі шкільних років, воно все ще є ключовим ресурсом у 21 столітті. Однак за загальним споживанням енергії воно є другим за величиною джерелом взагалі (після нафти та її похідних), а у виробництві електроенергії є чіткою одиницею.
«Слабке» Сонце і вітер
Однак нинішня ситуація в чомусь відрізняється від минулої - і це не в тому сенсі, який їй зручний. Історично переходи до нових джерел енергії переходили (за невеликим місцевим винятком) від менш щедрих до багатших. Під цим ми маємо на увазі не лише доступність, але й щільність енергії окремих джерел. У висушеній деревині міститься від 15 до 20 мегаджаулів на кілограм (МДж/кг), вугіллі від 10 до 30 МДж/кг, нафті трохи більше 40 МДж/кг та метані, який є основною складовою природного газу, тоді близько 55 МДж/кг. (Додамо, що газ має певний недолік у більшому обсязі.)
Поновлювані джерела, які, на думку деяких, повинні стати принаймні домінуючим джерелом енергії, але разом зі своїми попередниками вони принципово програють у цьому відношенні. Зробити порівняння не зовсім просто, оскільки ВДЕ не використовують паливо і, отже, мають менші витрати в цьому відношенні, але з іншого боку вимагають великої кількості вільного простору. Повністю незрівнянно з тим, що потрібно класичним ресурсам.
Щоб фотоелектрична електростанція, оснащена сучасною технологією, мала максимальну потужність, приблизно порівнянну з потужністю двох блоків Темеліна, тобто приблизно 2000 МВт, вона повинна мати площу більше 50 км². І це ефективність в ідеальних умовах, які трапляються нечасто.
Отже, запланований перехід на відновлювані джерела енергії йде "проти пальця" споживачів електроенергії; це історично винятковий випадок переходу від більш комфортного джерела до менш комфортного.
Таким чином, нові джерела не приносять нічого нового споживачам. Вугілля дозволило людству здійснити промислову революцію, за якою біомаса, за розрахунками, не може мати потужності. Давно було так, що людство спалює значно більше викопного палива на рік, ніж може насправді вийти з біосфери за стільки ж часу.
Електроенергія, яку забезпечують фотоелектричні або вітрові електростанції, вже виробляється в однаковій якості за допомогою старих джерел (залишимо осторонь непередбачуваність ВДЕ). Можна знайти деякі незначні переваги - наприклад, акумуляторні системи виявляються справді цікавою системою надання мережевих послуг та підтримання їх стабільності, - але в принципі вони не надають користувачам опцій, яких у них раніше не було. Мета - палити, блищати, кататися або літати так само, як сьогодні, не краще. Це усуває одну з основних мотивацій, яка рухала минулі енергетичні "революції".