Альтернативна енергетика: уже не тільки світить, а й гріє

Тему альтернативної енергетики британський журнал The Economist традиційно вважає однією з пріоритетних, старанно відстежуючи як основні науково-технічні нововведення, так і бізнес-тенденції, що виникають у цьому секторі глобальної економіки. Попри те, що всупереч усім очевидним досягненням «зеленої» енергетики, прогнози стосовно її питомої ваги в масштабах усього світу донедавна були песимістичними. Однак, як стверджує автор чергового огляду, редактор відділу науки журналу Джеффрі Сакс, за останні кілька років ця ситуація кардинально змінилася. Фондові ринки очікує черговий бум — бум альтернативної енергетики, в якого не просто багато спільного з попередніми технологічними бумами (комп’ютерний 1980-х років, доткомівський 1990-х, біо- і нанотехнологій початку 2000-х), а й досить високі шанси об’єднати їх усі під своїм «зеленим» дахом.

Ще не вирок, але вже діагноз

Безумовно, основною причиною кардинальної зміни ставлення можновладців, бізнесменів і взагалі громадян до енергетичної проблематики стало безпрецедентне зростання цін на нафту. Примітно, що саме The Economist першим заговорив про можливість як перевищення ціною за барель 100-доларової позначки, так і наближення до 200-доларової. Оскільки зроблено це було на тлі істерики навколо невиправданого зниження ціни на нафту (аж до однозначних показників), такі прогнози тоді серйозно взагалі не сприймали. До честі The Economist слід зазначити, що нині він своєю прозорливістю зовсім не вихваляється (кесарю — кесареве), а продовжує висувати чергові ідеї, які здаються маячнею лише на першому етапі своєї реалізації.

Отже, нині «за компанію» із нафтою значно подорожчав і природний газ, як наслідок — зросли ціни на електрику. І лише вугілля, яке в багатьох країнах уже списали з рахунків, продовжує радувати своєю відносною дешевизною, яка нині й стала основною відправною точкою порівняльних характеристик цін на різноманітні джерела енергії. На сьогодні середня ціна кіловат-години електроенергії, одержуваної на вугільній електростанції, оцінюється в п’ять американських центів. Проте ні уряди розвинених країн, ні найбільші енергетичні компанії не поспішають робити основну ставку на вугілля, попри його дешевизну та великі запаси. Адже другий чинник — глобальне потепління — за такий же короткий період теж перейшов із розряду абстрактних страшилок у повсяк­денну нагальну проблему.

Утім, уже навіть бідні країни починають розуміти, що дешеве вугілля — це брудне вугілля. Багаті ж країни бачать два рішення існуючої проблеми забруднення навколишнього середовища під час вуглевидобування. Перше — це запровадження спеціального податку в 20—50 дол. на кожну тонну вуглекислого газу, що викидається в атмосферу, на чому наполягає ООНівська Міжурядова комісія зі зміни клімату (МКЗК). Друге — впровадження нових технологій, які скорочують емісію парникових газів в атмосферу. Найперспективніша з цих технологій — підземні захоронення вуглекислого газу, які обходяться приблизно в 30 дол. на тонну вугілля.

І перший, і другий варіант рішення призводить до істотного подорожчання як самого вугілля, так і одержуваної з його допомогою електроенергії. Тому більш реальним виглядає показник у вісім центів за кіловат-годину.

З традиційних джерел енергії є ще атомна енергетика, над якою, як і раніше, витає привид Чорнобиля і Лонг Айленда. Позбутися його можна як за рахунок упровадження нових технологій гарантування безпеки, так і за допомогою грамотного піару. Причому впоратися з першою проблемою виявляється значно простіше. Наприклад, побудувавши в Південній Африці ядерний реактор із кульовими тепловидільними елементами (ТВЕЛ). Чи, приміром, застосовуючи розроблені компанією Toshiba «домашні» атомні батарейки, які обіцяють до 10 МВт електроенергії впродовж 15—30 років. Щоправда, в усіх цих випадках за дужками залишається проблема утилізації радіоактивних відходів, тому нинішня ціна «атомної» електрики в 6,5 цента за кіловат-годину виглядає штучно заниженою. І все це ще більше підвищує шанси на випереджальний розвиток альтернативної енергетики.

Хоча, звичайно, існує і ціла низка чинників ризику. Наприклад, через непередбачуваність ситуації у світі нафта може раптом взяти й подешевшати. Чи зростання попиту на нафту спровокує відкриття нових покладів енергоносіїв. Ось тільки навряд чи вартість їхнього видобутку буде досить прийнятною.

Є ще один чинник — економічний спад може сягнути такої глибини, коли рахунки на енергоносії вже не залишать місця для тривоги через прояви глобального потепління. Шанси на реалізацію кожного з цих сценаріїв не такі вже й низькі. Проте кожен із них окремо навряд чи зможе істотно загальмувати розвиток альтернативної енергетики. А от в одночасний розвиток зазначених сценаріїв віриться з трудом.

Гроші на вітер

Вітряні млини, які ще недавно були візитною карткою більшості європейських провінцій, практично зовсім зникли з ландшафтів Старого Світу. Причому аж ніяк не завдяки зусиллям Дон Кіхота, а за рахунок упровадження сучасніших вітрових технологій (примітно, що саме Іспанія є сьогодні одним із європейських лідерів з розвитку вітрової енергетики). Утім, Новий Світ теж не відстає. За оцінками Віктора Абейта, віце-президента General Electric з відновлювальних енергоресурсів, до 2012 року половина нових потужностей, які вводять експлуатацію в американській енергетиці, припадатиме на вітрові турбіни.

На даний момент за допомогою вітру в США виробляється лише 1% від усієї електроенергії. До 2020 року цей показник зросте до 15%. Лідирує в цьому напрямі найбільш «нафтовий» і найбільш ліберальний в енергетичному плані штат — Техас. Саме тут нафтовий магнат Томас Бун Пікенс збирається за допомогою GE спорудити найбільшу у світі вітрову електростанцію — потужністю 1 ГВт і вартістю 2 млрд. дол. Загалом же одних лише вітрових турбін GE розраховує продати цього року на суму в 6 млрд. дол.

При цьому не слід забувати про те, що сучасні турбіни відрізняються від своїх «колег» буквально п’ятирічної давності не менше, ніж вітряні млини часів Сервантеса від перших вітрових турбін. Які, як відомо, споруджували з використанням морського обладнання, вимикали як за відсутності вітру, так і при надто великій його швидкості.

Сьогодні ж для виробництва вітрових турбін використовуються розробки космічних відомств. У результаті підвищилася як їхня ефективність, так і надійність і навіть «інтелектуальність». Якщо в 2002 році середній час простою вітрових турбін через технічні причини становив 15%, то нині — близько трьох. Максимальна ефективність вітрового устаткування, розрахована на початку XX століття Альбертом Бецом, становила 59,3%. ККД нинішніх турбін досягає 50%.

«Розумні» турбіни останнього покоління мають не тільки більші (що дає змогу максимально використовувати силу навіть слабкого вітру), а й гнучкіші (що дає можливість «зливати» надлишки енергії вітру) лопасті. Крім того, сучасні турбіни розставляються вже не методом тика в небо мокрим пальцем, а з урахуванням рекомендацій кваліфікованих метеорологів (причому різниця в один-два кілометри може виявитися дуже істотною). А ще рекомендації тих самих метеорологів дають можливість зв’язувати сусідні вітрові турбіни в найефективніші ланцюги, які дозволяють турбінам не зупинятися навіть за цілковитої відсутності вітру в певній місцевості. Щоправда, при цьому виникають проблеми вже зовсім іншого порядку, які розглядатимуться нижче. Проте «ринкова» ціна вітрової електроенергії вже наближається до восьми центів за кіловат-годину — вища за нинішній «дикий» вугільний стандарт, але цілком порівнянна з цивілізованим!

Утім, вітровій енергетиці ще треба відвойовувати своє місце під сонцем не тільки в «баксопролитних» боях із традиційними енергетичними важкоатлетами, а й із іншими паростками «зеленої» енергетики. Велика увага до виробництва сировини для біоетанолу не тільки спровокувала продовольчу кризу, а й сприяла необгрунтованому зміщен­ню акцентів у сфері альтернативної енергетики. Адже виділення під вітрові турбіни площі майже у 10 соток може принести (за американськими мірками) дохід у 10 тис. дол. на рік. Тоді як відведення їх же під кукурудзу в розрахунку на одержання біоетанолу — лише 300 дол.

Мільйон, мільйон, мільйон... сонячних дахів

Не розглянуті в попередньому розділі переваги альтернативних методів одержання енергії можуть бути повною мірою оцінені в цьому. Недобудована вугільна шахта (не кажучи вже про нафтову вишку або, ще гірше, АЕС) — це витрачені даремно (у кращому випадку) гроші, час і землі. Тоді як і вітровий каскад, і тим паче сонячні батареї можна будувати поетапно. Адже якщо в даний момент бракує коштів на сонячний обігрів будинку, цілком можна для початку обмежитися підвіконням чи дахом на шпаківні для підзарядки мобільного телефону. Тим паче що створення виробництва сонячних батарей, за твердженням Еммануеля Сакса з Массачусетського технологічного інституту, повною мірою підпорядковується комп’ютерному закону Мура, який у загальному випадку описує експоненціальне зростання технологічних потужностей. Особливо з урахуванням того, що основні структурні елементи «сонячних технологій» базуються практично на тих самих транзисторах, що й у випадку з комп’ютерною технікою.

Звичайно, існує і досить специфічне «сонячне» обладнання. Проте й воно теж не менш стрімко прогресує. Вартість кіловат-години електроенергії, виробленої з допомогою фотогальванічного елемента, у 1995 році становила 50 центів, у 2005-му — уже 20. Вище, звичайно, ніж «вугільний» показник, але ж тенденція...

Більш того, реалізація паралельно чималої кількості концептуальних ідей сонячних батарей, з одного боку, істотно прискорює технологічний прогрес, з іншого — ускладнює процес вибору як інвестора, так і споживача. Це редактор наукового відділу журналу The Economist може на трьох сторінках журнального тексту розливатися солов’єм про переваги спектра новітніх технологій у цій сфері, перелічуючи всі можливі й неможливі хімічні «начинки» для всієї цієї сонячної розмаїтості. А потім ще й проспівати на біс про фізичні тонкощі технологій кожної з них (тобто спочатку збирати сонячні промені на дзеркало, а потім направляти його на фотоелементи, або напряму).

Ні, звичайно, власників безрозмірних пустирів і бездонних гаманців може зацікавити кожен з перелічених вище варіантів. А от власника дуже обмеженого даху (причому без жодних лапок) цікавлять зовсім інші подробиці. Причому далеко не завжди цей інтерес порожній. У Каліфорнії, наприклад, електорат губернатора Шварценеггера дуже перейнявся гаслом «мільйон сонячних дахів» і покрив усе, що тільки можна, фотоелектричними елементами. У Китаї ж народ теж вирішив наблизитися до Сонця й практично на кожному даху встановив бак для нагрівання води, пофарбований у чорний колір. А решта цивілізованого світу очікує виконання обіцянки ощасливити людство особливим покрівельним матеріалом із використанням фотоелектричних матеріалів. Не зовсім зрозуміло, правда, хто й кому обіцяв. Однак звучить заманливо.

За останніми статистичними даними, питома вага сонячної енергетики в загальносвітовому масштабі становить 0,1%, проте зважаючи на темпи зростання (50% на рік) прямує нині до 1%. Найбільш передові проекти дають нині показники ККД у 37%. Однак собівартість електроенергії, виробленої за лос-анджелеською технологією SUNGRI, може обчислюватися магічними п’ятьма центами за кіловат-годину. І тоді успішна реалізація цього проекту не тільки спростує закон Мура, а й поламає всі сформовані тенденції розвитку альтернативної енергетики.

Колеса і мережний маркетинг

Здавалося б, про що ще говорити в цьому розділі, як не про біоетанол? Однак є про що. Хоча про тонкощі одержання цього магічного продукту було вже сказано чимало, зокрема й на шкоду продовольчій безпеці населення нашої планети. Бур’яни, дерева, водорості — користуйтеся, добродії! Особливо зважаючи на передові технології. Як із застосуванням методик генетичного модифікування, так і без них.

Втім, знайшлося про що поговорити і з огляду на давно забуте старе. А саме: про автомобілі, які підзаряджаються. Причому ця підзарядка може відбуватися найрізноманітнішими способами. Включаючи, звичайно, й ті гібриди, що вже існують на світовому ринку. І все-таки найперспективнішими автор огляду в The Economist вважає ті, що для своєї життєдіяльності потребують тільки електричної розетки. Хоча її вигляд може виявитися доволі незвичним для нинішніх автомобілістів.

Згідно з розрахунками Гербранда Цедера з Массачусетського технологічного інституту, забезпечення перших 50 км пробігу кожного американського автомобіля електричним живленням може скоротити національне споживання бензину наполовину. А якщо ще врахувати, що «електричний еквівалент» літра бензину оцінюється в 25 центів (проти нинішнього долара), то це може стати ще привабливішим не тільки з погляду всієї американської економіки, а і з погляду кожного окремого американця.

При цьому технологічні проблеми в цьому разі, зважаючи на все, таки можна знехтувати. У журналі наводяться дані про те, як перезарядити такі батареї коли не за 10 секунд, то принаймні протягом 30 хвилин. Залишається тільки позбутися найстрашнішого американського кошмару — вся трудова армія країни, повернувшись додому, дружно встромляє вилки своїх автомобілів у розетки, в результаті чого з ладу виходить уся національна електромережа. Втім, беручи до уваги гігантські масштаби зірково-смугастої держави (і зумовленого ними зсуву часових поясів), регулярно повторювана електроенергетична НП районного масштабу теж слабкою не здаватиметься.

Можливо, Джеффрі Сакс, котрий повторює рефреном ідеї про необхідність радикально перебудувати всю систему електропостачання в кожній із глав свого товстелезного опусу, знає, що робить. І, можливо, хоч якийсь із його меседжів усе ж таки дійде до тих, від кого справді залежить прийняття таких важливих рішень. Якщо не в США, то хоча б у Великобританії. В Україні ж надії на те, що такі люди прочитають або оригінал статті в британському журналі, або ж адаптовану публікацію в «ДТ», мінімальні.

Однак із пісні слів не викинеш. Стрімке впровадження «зеленої» енергетики так само неминуче, як і майбутній фондовий бум і наступний за ним новий обвал. І великі корпорації, й окремі підприємці, і навіть наївні обивателі цією неминучістю вже перейнялися. А от якби щось таке сталося на державному рівні, то на перший план вийшло б питання заміни мереж електропередачі на змінному струмі на альтернативний варіант.

Постійний струм, переданий лініями електропередачі, дав би змогу, як запевняє британський журналіст, розв’язати чимало проблем. Зокрема, прокласти такі лінії по дну водойм, зв’язати їх у єдину інтелектуальну мережу (яка не тільки перемикатиме забір енергії з тієї вітрової установки, де вітру немає, на її «колегу» по інший бік пагорба, а й навіть «здогадається» в момент пікового перевантаження відімкнути у вашому будинку тільки один холодильник). У цьо­му разі автомобіль, ввімкнений у домашню розетку о сьомій годині вечора, підзаряджатися почне лише о другій годині ночі. Якщо, звичайно, його власник не підзарядиться під час ланчу в місцевій кав’ярні, яка матиме пільгові тарифи на електроенергію.

Ти куди свою фантазію заніс?

Насправді британський журналіст свою фантазію не заніс, а опустив. Глибоко-глибоко під землю. Туди, де температура навколишніх порід досягає, наприклад, 200?С. Усього лише дві дірки (по одній з яких вода надходить туди, по іншій — назад) — і у вас на фазенді з’являється дармове джерело енергії. Правда, свердлити ці дірки обійдеться принаймні у мільярд доларів. Та, може, в когось саме й завалявся цей зайвий мільярд?

Якщо Джеффрі Саксу вдасться нашкребти таку суму для Джефферсона Тестера з Массачусетського технологічного інституту, то після переконливої демонстрації переваг такого проекту до 2015 року вже в
2050-му Америка повною мірою користуватиметься «підземною» енергетикою за комерційно обгрунтованою ціною. Зовсім як Філіппіни, що уже тепер практично «на шару» обігрівають себе енергією гейзерів і сплячих вулканів.

На сьогодні споживана в глобальному масштабі потужність обчислюється 15 тераватами. Якщо врахувати, що один терават — це 1000 гігаватів, а один гігават — це потужність однієї з ненайменших сучасних електростанцій, то нинішні масштаби ще більш-менш можна собі уявити. У грошовому еквіваленті це обчислюється 6 трлн. дол. на рік — приблизно десятою частиною всього того, що виробляє нині вся глобальна економіка. До 2050 року споживання енергії подвоїться. Якщо тільки буде кому її виробляти й споживати.