Зелёная энергетика

Почему мы называем некоторые источники энергии альтернативными? Мировая энергетика на 90% зависит от ископаемых ресурсов — нефть, газ, уголь. И хотя они привычны для многих производств и систем, их использование связано с рядом проблем и рисков.

Конечность. Ископаемые ресурсы конечны, и восполнить их будет невозможно. По оценке компании British Petroleum, мировых запасов угля хватит ещё приблизительно на сто лет, а нефти — на пятьдесят. Некоторые эксперты считают такие прогнозы преувеличенными, но рано или поздно человечество всё равно столкнётся с нехваткой или полным их истощением.

Вред для экологии. Добыча ископаемых ресурсов связана с огромным ущербом природе, а их использование, по мнению большинства учёных, является одной из главных причин изменения климата. Парижское соглашение (документ, регулирующий мировую климатическую и энергетическую политику), гласит, что это невозможно без отказа от ископаемых ресурсов.

Политическая нестабильность. Система международных отношений в данный момент во многом зависит от наличия ископаемых ресурсов и возможности их продать или купить. Снижение глобальной зависимости от ситуации на энергетическом рынке могло бы позволить оздоровить систему — например, снизить вероятность конфликтов из-за ресурсов и уменьшить цены на энергоносители.

Ключом к решению этих вопросов может стать использование альтернативных источников энергии — природных ресурсов, запасы которых неисчерпаемы. Многие из этих ресурсов использовались людьми с давних времён, а в сочетании с современными технологиями и возможностями науки эффективность альтернативной энергетики вырастает в разы.

Какие существуют альтернативные источники энергии

Солнце. Объём солнечной энергии, которая поступает на Землю за год, превышает нашу потребность в энергии в десять тысяч раз. Помимо фотоэлементов, солнечных электростанций и проч., энергия Солнца может использоваться даже для подпитки автомобилей и механизмов, а сейчас активно изучается возможность запуска беспилотников на солнечных батареях. Предполагается, что к 2050 году солнечная энергия сможет полностью заменить уголь. В числе потенциальных недостатков гелиоэнергетики — стоимость инфраструктуры и зависимость от погодно-климатической ситуации.

Вода. Гидроэнергетика хорошо развита и распространена во многих странах мира. Например, это приливные и волновые электростанции, а также микро- и мини-ГЭС (традиционные крупные ГЭС связаны с рисками для экологии: их строительство и работа могут серьёзно нарушить экосистему близлежащих территорий и нанести урон сельскому хозяйству). Также активно исследуются возможности подземных течений.

Ветер. Потенциал кинетической энергии ветра в сто раз превышает гидроэнергетический потенциал всех водоёмов Земли вместе взятых. Хотя различные ветряные устройства (например, мельницы) используются в мире с незапамятных времён, в последние несколько лет в ветряной энергетике произошёл прорыв, и теперь по мощностям она сравнима с мировой атомной энергетикой.

Тепло Земли. Геотермальная энергетика позволяет использовать тепло, вырабатываемое в недрах нашей планеты. Это особенно актуально в регионах с высокой вулканической активностью или большим количеством горячих источников. Плюс геотермальной энергетики — независимость от климата и времени суток (в отличие от гелио- или ветроэнергетики).

Биомасса. Биотопливо используется людьми уже тысячелетия (самым старым видом биотоплива являются дрова), но не все его разновидности возобновляемы. В числе самых перспективных направлений биоэнергетики использование водорослей. А переработка отходов растительного и животного происхождения позволяет не только решить проблему их утилизации, но и генерировать энергию в процессе.

• 90% — на столько сегодня мировая энергетика зависит от добычи ископаемых ресурсов
• 10 тыс. — во столько объём солнечной энергии, поступающий на Землю, превышает потребность людей в энергии
• 100 — во столько раз потенциал кинетической энергии ветра превышает гидроэнергетический потенциал всех водоёмов Земли вместе взятых
• 100% — на столько вся энергетика Исландии состоит из альтернативных источников энергии: воды и геотермальных ресурсов

Вышедший в октябре 2023 года отчёт Международного агентства по энергетике (IAE) призывает в первую очередь решить следующие пять проблем:

• утроить мировое потребление возобновляемой энергии;
• удвоить темпы улучшения эффективности энергии;
• уменьшить выбросы метана, связанные с ископаемыми ресурсами, на 75%;
• финансировать переход на чистую энергию в развивающихся странах;
• принять меры против использования ископаемых ресурсов, в частности запретить строить новые производства на основе угля.

Имплементация в мире

Пять стран, где на данный момент потребляется больше всего энергии из альтернативных источников, — Китай, США, Германия, Бразилия, Индия. Но эти же страны являются лидерами по потреблению традиционных ископаемых ресурсов и пока не собираются от них отказываться, за что их часто критикуют. В мире есть примеры и не таких крупных экономик, которые используют потенциал альтернативных источников энергии и при этом уходят от традиционной энергетики.

Исландия. Остров на 100% обеспечивает себя энергией из возобновляемых источников: 73% приходится на гидроэнергетику, 27% — на геотермальные источники. Разумеется, один из секретов успеха — в том, что на территории Исландии необычайное количество вулканов, которые местные энергетики научились использовать для обогрева домов. Гидроэнергетика же в основном зависит от ледников и подземных течений.

Норвегия лишь немного уступает Исландии: здесь 98% «зелёной» энергии, основной составляющей которой также является энергия воды. Кроме этого, Норвегия много внимания уделяет биотопливу и переработке мусора. В 2017 году 50% энергии, затраченной на обогрев зданий, было сгенерировано именно за счёт переработки мусора. Также страна планирует полностью перейти на электрический транспорт к 2025 году: на сегодня это абсолютный мировой лидер по использованию электрокаров.

Коста-Рика. Здесь тоже почти 98% электроэнергии из альтернативных источников — но также и большая зависимость от нефти и газа, с помощью которых обеспечиваются отопление, транспорт и другие сферы. Чтобы решить эту проблему, в Коста-Рике разработали план по полному отказу от ископаемых ресурсов к 2050 году. Ключевой задачей плана будет модернизация общественного транспорта, «ответственного» за 40% вредных выбросов в стране.

Уругвай. 97% энергопотребления в стране зависит от ветра и солнца. Менее чем за десять лет удалось создать ветряную энергетику практически с нуля, и сегодня ветряные электростанции генерируют около 4000 мегаватт энергии. Другой потенциально интересной сферой развития энергетики в Уругвае считают использование чистого водорода.

Кения. В стране прекрасно развиты гидро- и геотермальная энергетика, и благодаря этому 93% всей добываемой энергии — чистые. Развитие энергетики также помогло быстрее решить проблему с электрификацией Кении, поскольку не у всех жителей был доступ к электричеству. В 2019 году Кения подключилась к крупнейшей в Африке ветряной ферме, которая производит около 310 мегаватт энергии.

Шотландия. 90% электричества производится за счёт альтернативных источников энергии, а к 2030 году в стране планируют сделать «зелёной» как минимум половину всей энергетики. Правительство вложило уже более 30 млн евро в достижение этой цели. Ещё одним перспективным направлением является декарбонизация дорог: полное замещение машин на бензине и дизельном топливе электрокарами или машинами со сверхнизким выбросом возможно к 2040 году.

Швеция. Первая страна, которой удалось достичь общеевропейских показателей по переходу на альтернативные источники энергии (причём сделано это было на восемь лет раньше запланированного!). Интересно, впрочем, что Швеция зависит главным образом от ядерной энергетики, которая характеризуется низким загрязнением окружающей среды. Однако существуют разные мнения насчёт того, насколько это направление энергетики можно считать «чистым».

Узбекистан. В нашей стране 320 солнечных дней в году, что даёт огромные возможности для развития альтернативных источников энергии. С 2020 года объём производимой солнечной энергии существенно вырос — во многом благодаря строительству в Навоийской области крупной солнечной электростанции, которая способна обеспечивать энергией более 30 тысяч домохозяйств. В ближайшие несколько лет планируется построить ещё девять солнечных и две ветряные электростанции.

Кроме того, в республике предпринят ряд мер, направленных на увеличение объёма использования солнечной энергии. Государственные организации устанавливают на своих крышах солнечные панели. Также солнечные батареи должны будут устанавливать и автозаправочные станции. Застройщики теперь обязаны отводить как минимум половину площади на крышах под солнечные панели. Наконец, жители, которые сами начнут пользоваться подобными устройствами, будут получать льготы при уплате коммунальных услуг.