Зелёная гонка уже началась: солнечная энергетика вырывается вперёд
В начале 2021 года в этом блоге вышла статья «Зелёная энергетика — космическая гонка XXI века», основной идеей которой было: крупнейшие экономики мира, США, Китай и Евросоюз, слегка заминаясь, стоят на пороге больших стартов XXI века: масштабной энергетической революции, перехода от ископаемых источников топлива с их вредными выхлопами к возобновимым. Основной идеей статьи было: пока никто не может решиться открыть этот забег, но когда он начнётся — никто не захочет оказаться у финиша последним. К концу года стало очевидно: зелёная гонка уже началась.
- Апрель 2020: рекордные 52% домашнего энергопотребления Германии в первом квартале 2020 — из возобновляемых источников энергии.
- Апрель 2021: правящая консервативная партия Ангелы Меркель в коалиции с социал-демократами договорились довести долю возобновляемых источников энергии с 50% в 2020 до 65% в 2030.
Иронично: сторонники атомной энергетики, не желающие пользоваться услугами крупнейшего термоядерного реактора в радиусе нескольких световых лет от Земли
Пока ещё не утихают запущенные в 1980-е компанией Exxon Mobile и спонсируемые Big Fossil остаточные споры о реальности глобального потепления как побочного эффекта Индустриальной революции на ископаемом топливе, как и о возможности перехода на возобновляемые источники энергии (солнце и ветер) технической прогресс уже ушёл вперёд намного дальше.
Германия — крупнейшая экономика Европы, ВВП в 3 раза больше российского. То есть, возобновляемыми источниками энергии в Германии, уже обеспечивается большая доля экономики, чем вся российская целиком.
К 2030 размеры только возобновляемого сектора энергетики в Германии будут вдвое больше всего энергопотребления России на сегодня.
Энергетический переход уже начался и набирает обороты. Следить за новостями в этой отрасли надо уже не ежегодно, а ежемесячно. Чем больше туда вкладываются государства — тем больше туда тянется бизнесов, тем быстрее происходят инновации — тем быстрее разгоняется зелёная гонка.
Рост идёт по экспоненте. Сейчас туда инвестируют миллиарды, через десять лет это будут уже триллионы — независимо от того, в курсе люди со сведениями 1995 года свежести или нет.
▍ Зимой и летом: как солнечные батареи помогут миру слезть с нефтяной иглы
Апрель 2020 года запомнится в истории многими событиями. Но для России одним из самых существенных из них стало историческое падение цены на нефть. Резкое повышение нефтедобычи в конкурентной борьбе России и Саудовской Аравии пришлось аккурат на обвал спроса на нефть по всему миру из-за эпидемии коронавируса, приведя к падению цены на нефть до невиданного с 90-х годов XX века уровня.
И это хорошее напоминание о том, что нефть не вечна. Что её время рано или поздно истечёт. Что уже сейчас на нефтяные доходы спокойно рассчитывать больше не приходится. Что возможно, мы уже в начале конца эпохи ископаемого топлива. Что переход на возобновляемые источники энергии неизбежен — и горе стране, которая окажется среди последних в процессе этого транзита. Когда весь остальной мир перейдёт на «зелёную энергетику», Россия потеряет не только экспортные доходы от нефти, но и саму нефте-и газодобычу, потому что одним лишь внутренним спросом обеспечить её рентабельность не получится. А это значит что, вовремя не перейдя на возобновляемые источники электричества, Россия впервые в своей истории может из экспортёра энергоресурсов превратиться в импортёра.
▍ Солнечные батареи — энергетическое будущее планеты
Уже сейчас становится очевидным, что после нефти, угля и газа следующим главным источником энергии на планете станет солнечный свет. Земля улавливает 173 тераватта солнечного излучения — в 10 тысяч раз больше общемирового электропотребления.
С технической точки зрения на это можно взглянуть так: само существование планеты Земля и все идущие на ней химические, физические и биологические процессы — побочный эффект активности звезды по имени Солнце. Человеческая жизнедеятельность организована по солнцу: от циркадных ритмов и выработки витамина Д до всех продуктов питания, которые (растительные и животные) невозможны без солнечной активности.
И, что более релевантно теме разговора, энергетические потребности человеческой цивилизации всегда обеспечивались солнцем: начиная с первых костров люди тем или иным способом утилизировали солнечную энергию, «пойманную» и сохранённую естественными «батареями» — древесиной. Ископаемая энергетика не исключение — нефть, газ и уголь тоже, по сути, биологические формы хранения солнечной энергетики. Поэтому переход к солнечной энергетике не столько смена энергетической парадигмы человечества, сколько её развитие: дрова, уголь, нефть — лишь медиумы, с помощью которых человечество с первых своих дней пытается утилизировать энергию Солнца, переходя на более эффективные методы её извлечения по мере технологического прогресса.
В XXI веке цивилизация, с одной стороны, подошла к кризису предыдущего способа утилизации солнечной энергии:
- глобальное потепление и вызываемые им кризисы;
- токсичная атмосфера городов, воздух которых отравляется автомобильными и промышленными выхлопами до канцерогенного, в худших случаях, состояния.
С другой стороны, развитие технологий позволяет сделать следующий шаг в харвестизации солнечной энергии, сократив процесс ещё на шаг-другой с помощью солнечных батарей.
Переход на солнечную энергетику, в планетарном масштабе, уже начался и идёт опережающими масштабами. Зелёную гонку уже можно называть солнечной гонкой (по аналогии с лунной гонкой XX века). Даже самые оптимистичные прогнозы не предсказывали того размаха, которого соларизация мировой экономики достигнет в 2020 году. В 2010 году Greenpeace выпустили свой энергетический прогноз под названием Energy Revolution, предсказывавший рост солнечной энергетики на 737% — в восемь раз — до 335 мегаватт за десять лет.
Это были самые оптимистичные ожидания на тот момент, опережавшие любые аналогичные правительственные прогнозы. И тем не менее, «Гринпис» ошибался: уже к концу 2018 года суммарные объёмы солнечного электричества достигли 486 мегаватт, показав двенадцатикратный рост вместо восьмикратного — и всего за восемь лет вместо десяти.
И темпы соларизации мировой энергетики продолжают нарастать. Текущий нефтяной кризис, без сомнения, только ускорит переход разных стран на солнечную энергетику.
Что же остаётся России в этом случае? Когда окончательно обмелевший мировой спрос на нефть и газ сделают добычу ископаемого топлива нерентабельной даже для собственных нужд, под вопросом окажутся уже не нефтяные сверхприбыли, а откуда возьмётся электричество для кухонной лампочки. Неужели придётся импортировать «свет» для своих нужд из более солнечных стран?
Совершенно необязательно.
Солнечная энергетика может стать светом в конце туннеля не только для южных стран, но и для России тоже.
▍ Солнечные батареи работают и зимой
Распространённое заблуждение о работе солнечных батарей — что они преобразуют в электричество солнечное тепло. А какое тепло в русскую зиму?
На самом деле, солнечные батареи работают от солнечного света, а не тепла, преобразуя в электричество поток фотонов, излучаемых звездой по имени Солнце.
Таким образом, температура окружающей среды для работы солнечных батарей иррелевантна. Холодная погода даже даёт небольшое преимущество: как и любая техника, солнечные панели могут перегреваться —, но только не зимой. Для работы им нужен только солнечный свет — хоть в июле, хоть в январе.
Почему же тогда солнечные батареи принято считать не зимним видом генерации электроэнергии? Только потому, что зимой меньше солнца.
Для сравнения: 23 июня, самый долгий день в 2020 году в средней полосе России, включая Москву, начнётся с рассвета в 03:44 и закончится закатом в 21:18, продлившись 17, 5 часов — почти три четверти суток. Тогда как самый короткий день, 22 декабря, начавшись в 08:57, закончится в 15:58, продлившись всего семь часов — ровно в 2,5 раза меньше.
Добавив к этому более пасмурную, в среднем, погоду в зимние дни, можно понять, почему зимой солнечные батареи работают в разы менее продуктивно, чем летом.
Но тем не менее, работают.
В отличие от велосипеда, солнечные батареи не имеют сезонных ограничений по применению. И как семь часов солнца в день, зимой лучше, чем ничего — семь часов выработки электричества в сутки тоже не пустяк. Это делает применение солнечных батарей практичной затеей даже в России — особенно в средней полосе и южных регионах.
Главный зимний враг солнечных батарей — это снег. Во-первых, выпавший снег служит преградой солнечному свету. Во-вторых, большие массы снега создают дополнительную нагрузку на несущие конструкции батарей. Впрочем, и с первой, и со второй проблемами инженеры в XXI справляются тем же образом, что и строители замков с их остроконечными башнями и покатыми крышами в XI веке: устанавливая солнечные батареи под углом.
Ещё один неожиданный зимний «бонус» — тая, снег выполняет роль мокрой тряпки, очищая поверхность батареи. Таким образом за зиму с батарей «смывается» существенная часть осевшей на них за тёплое время года пыли и грязи, которые бы иначе снижали их световую проницаемость и производительность.
▍ Солнечная энергетика для России
Итак, солнечные батареи работают круглый год. А это значит, что, вопреки распространённому предубеждению, солнечная энергетика вполне возможна. А значит — необходима.
Практически каждое здание и жилой дом в России можно сделать энергоэффективнее, установив на крышах, которые сейчас практически не используются, служа как правило, лишь «парковкой» для сотовых вышек, солнечные батареи. Учитывая, что большинство населения России живут в относительно неплохих, с точки зрения освещённости, условиях — в средней полосе, на широте Москвы и южнее — это вполне жизнеспособное решение. Чем выше дом — тем больше света будут улавливать солнечные батареи на крыше, позволяя перевести коммунальные потребности в электричестве на полное или частичное самообеспечение.
Но конечно, существующих площадей для полного покрытия потребностей экономики в электроэнергии — промышленности и транспорта в первую очередь — не хватит. В мире крупнейшие солнечные фермы строятся в солнечных и засушливых регионах — например, в Марокко или Калифорнии. В России тоже есть такой южный регион — солнечный, засушливый и пустынный как в смысле растительности, так и по численности населения: Калмыкия. Будущая «солнечная» калмыцкая электроэнергия имеет огромный и пока недооценённый экономический потенциал.
Одна из главных сложностей того же марокканского проекта по производству солнечной электроэнергии — логистическая. Строительство громадных солнечных ферм посреди африканской пустыни — только меньшая из проблем. Затем марокканское электричество нужно будет доставить на рынок основного потребителя — Европы, для чего потребуются огромные расходы на организацию транзита электроэнергии на другой континент и не меньшие расходы на строительство хранилищ для излишков.
Тогда как промышленно развитый юг России с советских времён включён, как и все остальные регионы, в единую систему электроэнергетики страны. Поэтому основные расходы по развитию солнечной энергетики в Калмыкии, а также Астраханской области и Ставрополье, например, пойдут на строительство самих солнечных ферм. Стоить, хранение и транспортировка, произведённого электричества, при этом будет существенно дешевле, чем для аналогичных проектов в удалённых регионах Земли. И даже дешевле, чем сейчас обходится доставка нефти и газа с Крайнего Севера и Западной Сибири.
Солнечная энергетика — это будущее, которое возможно уже сегодня. А солнечные и пустынные среднеазиатские республики вроде Туркменистана, в которых безоблачно почти круглый год — идеальная площадка для солнечных панелей.
Мнение, что мол, хранить негде, электричество будет только днём и не там, где нужно в 2021 уже устарело, прогресс в сфере хранения энергии солнца и ветряков набирает обороты на глазах.
▍ Зелёный переход — вопрос не возможности, а выбора
Одно из главных заблуждений неолиберальной парадигмы восприятия истории — что прогресс это частное дело, заслуга индивидов и работа отдельных корпораций. На самом деле, со времён римских дорог и акведуков, Великого шёлкового пути, Пути из варяг в греки и Великих географических открытий (aka колонизации планеты европейскими монархиями) прогресс был и остаётся общим делом человечества, выполняемым инструментами коллективного самоуправления цивилизации — то есть, государство. Дороги железные и обычные, порты, мосты, аэропорты, по которым ездят грузы коммерческих компаний, армия и полиция, защищающие их от пиратства и грабежей, суды, разбирающие коммерческие тяжбы — это государство. Вся экономика от начала и до конца существует в правовом поле государства, а государство существует, чтобы это правовое поле обеспечивать.
В этом смысл общества: скинуться вместе ресурсами — и решить на что их направить. На поддержку высоких технологий конца XIX века, ведущих к таянию вечной мерзлоты, полярных шапок и отравляющие лёгкие каждого горожанина от рождения до смерти — или же на энергию ветра, солнца и чистый воздух в городах. И то и другое без дотаций в государственном масштабе невозможно, поэтому этот фактор можно вынести за скобки. И тогда остаётся только вопрос приоритетов.
Энергетический переход уже начался и набирает обороты независимо от того, в курсе люди со сведениями 1995 года свежести или нет: чем больше туда вкладываются государства — тем больше туда тянется бизнесов, тем быстрее происходят инновации — тем быстрее разгоняется солнечная гонка.
