Пролог: Мегатренд альтернативной энергетики в эпоху соперничества великих держав - Александр Мирчев

стоимость оборудования для PV в последние годы значительно снизилась. Цены на солнечные батареи снизились более чем в два раза (от примерно $4 за 1 Вт в 2007 г. до примерно $1,8 за 1 Вт в 2015 г.) [59]. В Средиземноморье и других климатических зонах с высоким уровнем солнечной радиации фотоэлектрические технологии быстро приближаются к сетевому паритету – это означает, что стоимость электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями, почти такая же, как стоимость электроэнергии, получаемой от традиционных видов топлива. Ожидается дальнейшее снижение стоимости по мере внедрения новых технологий, таких как перовскитовые солнечные элементы (элементы, включающие перовскитовые кристаллические структуры, которые просты в производстве и относительно недороги) [60]. Несмотря на популярность солнечных батарей, технология концентрации солнечной энергии имеет свои преимущества: возможность выработки и поставки энергии тогда, когда это необходимо, вне зависимости от времени захода солнца. Значительные мощности CSP находятся в США и Испании. Израиль, Марокко и Южная Африка также предпринимают шаги по применению этой технологии. Китай ввел в эксплуатацию первую установку CSP, Shouhang Dunhuang, в 2016 г. [61]. Несмотря на постоянное повышение эффективности фотоэлементов солнечных батарей, которая недавно достигла отметки в 46 %, ключом к быстрому повышению эффективности солнечной энергии может стать фотовольтаика с концентратором (concentrated photovoltaics, CPV) [62]. Преимущество метода CPV – простота его интеграции в существующие электросети.

В случае более широкого использования солнечной энергии политическая география электроэнергии может прямо и косвенно влиять на геоэкономическую и геополитическую динамику отношений между государствами. Солнечная энергия может стать ценным ресурсом для менее развитых стран. Технологии использования солнечной энергии широко распространены и могут обеспечить геополитические преимущества странам с более высокими показателями солнечного облучения. Однако, для того чтобы страны могли использовать солнечную энергию в качестве геополитического инструмента, им потребуются значительные инвестиции. Страны с развитой экономикой имеют больше шансов достичь технологического прогресса в солнечной энергетике из-за бо́льших финансовых возможностей.

Энергия биомассы связана с живыми и неживыми биологическими материалами, такими как растительная масса, абиотические деревья и сучья, скошенная трава и древесная щепа. Все это может быть использовано в качестве топлива для промышленного производства или для выработки электроэнергии [63].

Биотопливо давно рассматривается как реальный источник энергии [64]. В 1893 г. Рудольф Дизель, изобретатель дизельного двигателя, заметил: «Использование растительного масла в качестве топлива сегодня может показаться пустяком. Но со временем такие продукты могут стать столь же важными, как керосин и сегодняшние продукты перегонки каменноугольного дегтя» [65].

Сама по себе технология далеко не нова и может использоваться в качестве прямой замены ископаемому топливу. Хотя в целом производство неуклонно растет, колебания климата стран-производителей, условий сбора урожая и внешних экономических факторов, таких как цены на продовольствие и ископаемое топливо, могут препятствовать росту сектора. Доля биоэнергетики в общем мировом потреблении первичных энергоресурсов оставалась относительно стабильной с 2005 по 2017 г. и составляла около 10,5 %, несмотря на 21 %-й рост общего мирового спроса на энергию за последние 10 лет [66].

Хотя многие биоэнергетические технологии хорошо отработаны и полностью коммерциализированы, энергия биомассы страдает от многочисленных проблем с поставками и применением [67]. В настоящее время она может заменить лишь небольшую часть ископаемых видов топлива. Биоэнергетика используется в транспорте: биомассу добавляют в бензин в объеме не более 10 % от топливной смеси, а в дизельное топливо – не более 20 % [68]. В число ограничивающих факторов также входят транспортировка, строительство заводов и высокие эксплуатационные расходы.

Кроме того, производство и использование биотоплива вызывают вопросы о его воздействии на окружающую среду и влиянии на вырубку лесов, цены на продовольствие, воду и другие основные ресурсы. Например, производство этанола и других видов топлива на основе зерна напрямую конкурирует с такими сырьевыми товарами, как кукуруза, сокращая их предложение. Более того, режимы регулирования, стимулирующие производство биотоплива в различных странах, больше напоминают программы субсидирования, чем инновационные инкубаторы, направленные на расширение масштабов технологии. Влияние биотоплива на ряд секторов, таких как продовольствие, сельское хозяйство и окружающая среда, усложняет разработку стратегий и ограничивает развитие биотоплива как отрасли.

Биотопливо способно дать геополитические преимущества и преимущества в области энергетической безопасности тем государствам, что считают себя зависимыми от энергоносителей враждебных стран или государств – потенциальных конкурентов. Даже если производство и экспорт энергоносителей уже приводили к напряженности в отношениях (как в случае торгового спора между США и Бразилией по поводу биоэтанола) [69], биотопливо может напрямую обеспечить энергетическую безопасность и способствовать разнообразию энергетического баланса. Таким образом, биотопливо может служить как практическим решением конкретных проблем, так и политическим выбором, направленным на усиление геополитической мощи.

Стремление к использованию геотермальной энергии [70] демонстрирует проблемы современного технологического развития. Глубокозалегающие геотермальные энергетические мощности все еще находятся на ранних стадиях развития несмотря на то, что впервые они были опробованы в промышленных масштабах более века назад. Строительство и обслуживание геотермальной станции требует больших капитальных инвестиций и характеризуется недостаточной гибкостью в размещении, которое в основном сосредоточено на границах литосферных плит. В настоящее время США являются ведущим производителем геотермальной энергии, хотя существует большой потенциал роста в Восточной Африке, Центральной Америке и Азии.

Природные условия, такие как пар и горячие источники, а также продуктивность пласта влияют на количество скважин, которые необходимо пробурить для станции заданной мощности. Геотермальная энергия более дорогостоящая, чем ископаемое топливо и большинство других возобновляемых источников энергии, поскольку подходящие места обычно находятся далеко от энергетических рынков, что увеличивает затраты на транспортировку энергии.

Геотермальная энергия еще не достигла той стадии технологического развития, которая позволит ей конкурировать с ископаемыми видами топлива или даже с другими возобновляемыми источниками энергии. Такая перспектива представляется маловероятной в краткосрочной или среднесрочной перспективе. Кроме того, развитие геотермальной энергии может привести к тектоническим движениям и нанесению ущерба экологическим системам, что неизбежно будет сопровождаться увеличением прямых расходов и сопутствующих затрат.

В настоящее время проводятся масштабные исследования, которые позволят сделать геотермальное производство коммерчески конкурентоспособным. Например, инициатива FORGE, которая финансируется правительством США [71], сфокусирована на разработке и тестировании технологий для усовершенствованных геотермальных систем (enhanced geothermal systems, ESG). Подобные исследования проводились в Великобритании в таких регионах, как Корнуолл, и до недавнего времени считались не перспективными для подобных разработок [72]. В отличие от глубинных подземных геотермальных систем, поверхностные системы на основе теплообмена являются широко используемой технологией – Исландия почти все свое теплоснабжение получает от поверхностных геотермальных систем.

2.1.3. Приливы, волны, водород, ядерный синтез, магнитное поле Земли и солнечная энергия с орбиты – экспериментальные предвестники грядущих инноваций

Потенциальная выгода от мегатренда альтернативной энергетики возрастает благодаря перспективе создания действительно «альтернативных» или даже фантастических источников энергии.