И если мы не можем позволить себе солнечные батареи и аккумуляторы, то как может это сделать Супарти, а тем более Бернадетт?
Даже если бы они могли, неясно, обеспечили бы они достаточное количество электроэнергии. В Уганде мы с Хелен остановились в эко-домике, оборудованном солнечными батареями и аккумуляторами. Но после одного дня пасмурной погоды мы быстро разрядили батареи домика, заряжая наши ноутбуки, фотоаппараты, мобильные телефоны и другие устройства. Когда мы сказали менеджеру домика, что нам нужно больше электричества, он поступил так, как поступают малые предприятия по всей Африке к югу от Сахары, и запустил дизельный генератор.
Несмотря на это, аналитики в области энергетики настроены оптимистично по отношению к возобновляемым источникам энергии. По оценкам правительства США, к 2050 году возобновляемые источники электроэнергии в Соединенных Штатах станут более мощным источником, чем природный газ. По глобальным оценкам, доля возобновляемых источников в мировом производстве электроэнергии увеличится с 28 % в 2018 году до почти 50 % в 2050 году.
Но эти цифры вводят в заблуждение. В то время как в 2018 году возобновляемые источники энергии обеспечили 11 % общего объема первичной энергии, 64 % из них (7 % от общего объема первичной энергии) было получено от плотин гидроэлектростанций. И плотины в основном выработали свой ресурс в развитых странах, в то время как в бедных и развивающихся странах экологи выступают против их строительства.
Несмотря на шумиху, доля мировой первичной энергии от солнца и ветра в 2018 году составила всего 3 процента, доля геотермальной энергии - 0,1 процента, а приливная энергия была слишком мала для измерения.
Но разве солнечная и ветряная энергетика не будет набирать обороты сейчас, когда стоимость батарей стремительно снижается?
Стоимость батарей снижается, но этот прогресс постепенный, а не радикальный. Переход от никель-кадмиевых к литий-ионным батареям за последние несколько десятилетий был замечательным. Он позволил распространить беспроводные телефоны, сотовые телефоны, ноутбуки, беспроводные электроприборы и множество маленьких и больших электромобилей. Но это не позволило обеспечить дешевое хранение электроэнергии в сети.
Рассмотрим самый известный проект Tesla по производству аккумуляторов - центр хранения литиевых батарей мощностью 129 мегаватт-часов в Австралии. Он обеспечивает резервное питание для 7500 домов в течение четырех часов. Но в Австралии девять миллионов домов, а в году 8 760 часов.
Один из крупнейших в мире центров хранения литиевых батарей находится в Эскондидо, штат Калифорния. Но он может хранить энергию, достаточную для примерно двадцати четырех тысяч американских домов в течение четырех часов. В Соединенных Штатах насчитывается около 134 миллионов домохозяйств.
Чтобы обеспечить резервное питание всех домов, предприятий и фабрик в американской электросети на четыре часа, нам потребуется 15 900 центров хранения данных размером с Эскондидо и стоимостью 894 миллиарда долларов.
Различные исследования показали, что стоимость интеграции ненадежной ветровой энергии высока и возрастает по мере увеличения количества ветра в системе. Например, в Германии, когда ветер составляет 20 процентов электроэнергии, его стоимость для энергосистемы возрастает на 60 процентов. А когда ветер составляет 40 процентов, его стоимость возрастает на 100 процентов.
Это связано со всеми электростанциями, часто на природном газе, которые должны быть готовы к работе в тот момент, когда ветер стихнет, с дополнительными линиями электропередач, которые должны быть построены к удаленным местам расположения возобновляемых источников энергии, и со всем остальным дополнительным оборудованием и персоналом, необходимым для поддержки фундаментально ненадежных и часто непредсказуемых видов энергии.
В другом исследовании, проведенном группой ученых, занимающихся вопросами климата и энергетики, было установлено, что с учетом погодных и сезонных колебаний на всем континенте, для того, чтобы Соединенные Штаты питались от солнца и ветра, используя при этом аккумуляторы для обеспечения надежного электроснабжения, требуемые аккумуляторы потребуют более 23 триллионов долларов. Эта цифра на 1 триллион долларов превышает валовой внутренний продукт США в 2019 году.
Кажется ли это вероятным? Подумайте, что в 2018 году агентство Associated Press и Чикагский университет провели опрос и выяснили, что 57 % американцев готовы платить 1 доллар в месяц за борьбу с изменением климата, 23 % готовы платить 40 долларов в месяц и только 16 % готовы платить 100 долларов каждый месяц за борьбу с изменением климата. 43 % опрошенных не желают платить ничего.
Даже ведущие сторонники возобновляемых источников энергии признают, что аккумуляторы не решат проблем, возникающих из-за суточных и сезонных циклов солнечной и ветровой энергии, и ищут решения для хранения данных в других местах.
Наиболее влиятельное предложение о 100-процентном использовании возобновляемых источников энергии было выдвинуто профессором Стэнфорда Марком Джейкобсоном, который отмечает, что большинство предложений по возобновляемым источникам энергии пытаются заменить только треть энергии, поступающей в США из электросетей.
Предложение Якобсона для всей энергии, а не только для электричества, основывалось на превращении существующих гидроэлектрических плотин в эквивалент гигантских батарей. Идея заключается в том, что когда светит солнце или дует ветер, огромное количество избыточной энергии будет использоваться для перекачки воды вверх по склону, а в некоторых случаях целые речные системы будут просто останавливаться почти полностью на большое количество времени. Вода будет храниться столько, сколько необходимо, а затем высвобождаться, чтобы снова течь вниз по склону через турбины для производства электроэнергии, когда это потребуется.
Исследования и предложения Джейкобсона легли в основу энергетических планов многих американских штатов, а также планов кандидата в президенты от Демократической партии сенатора Берни Сандерса.
Но в 2017 году группа ученых указала, что предложение Джейкобсона основывается на предположении, что мы можем увеличить количество мгновенной энергии, получаемой от американских гидроэлектростанций, более чем в десять раз, в то время как, согласно данным Министерства энергетики и других крупных исследований, реальный потенциал составляет лишь малую часть от этого. Без всей этой дополнительной гидроэнергии предложение Джейкобсона о 100-процентном использовании возобновляемых источников энергии рассыпается.
Несмотря на то, что Калифорния является мировым лидером в области возобновляемых источников энергии, штат не переоборудовал свою разветвленную сеть плотин в аккумуляторы. Для этого нужны плотины и водохранилища нужного типа, и даже в этом случае переоборудование будет дорогостоящим. Кроме того, у воды, которая накапливается за плотинами, есть множество других применений: орошение и городское хозяйство. А поскольку воды в реках и водохранилищах Калифорнии мало и она ненадежна, вода из плотин для этих других целей становится все более ценной.
Не имея масштабных способов резервного копирования солнечной энергии, Калифорния вынуждена блокировать электричество, поступающее с солнечных ферм в очень солнечную погоду, или даже платить соседним штатам за его прием, чтобы избежать отключения калифорнийской сети.
Германия вкладывает миллиарды в разработку способа использования солнечной и ветровой энергии для производства водорода, который можно будет хранить, а затем сжигать или использовать для выработки энергии на топливных элементах в более поздние сроки.
Но это оказывается слишком дорого. "С точки зрения бизнеса, это того не стоит", - сообщил Der Spiegel в 2019 году о, казалось бы, многообещающем проекте по хранению водорода. "Большая часть энергии теряется в процессе превращения ветра в электричество, электричества в водород, а затем водорода в метан - эффективность составляет менее 40 процентов. Этого недостаточно для устойчивой бизнес-модели".
Даже если бы было доступно гораздо больше накопителей, это все равно привело бы к удорожанию электроэнергии. Низкая стоимость электроэнергии обусловлена тем, что она в основном производится на крупных, эффективных заводах и распределяется с очень низкими потерями по общей сети, соединяющей производителей и потребителей. Хотя современные системы электроснабжения позволяют накапливать небольшое количество энергии, это занимает порядка нескольких минут, а не дней и недель, которые потребовались бы для полностью возобновляемой электроэнергии. Каждое новое преобразование энергии, например, из электричества в плотину, батарею или газообразный водород и обратно, требует огромных физических и экономических затрат.
Крупные нефтяные и газовые компании прекрасно понимают, что аккумуляторы не смогут поддержать энергосистему. В тех местах, где в электросети включается большое количество солнечной и ветровой энергии, все больше полагаются на электростанции, работающие на природном газе, которые можно быстро наращивать и сокращать, чтобы справиться с капризами погоды.
Франция - идеальный пример. Инвестировав за последнее десятилетие 33 миллиарда долларов в увеличение количества солнечной и ветровой энергии, Франция теперь использует меньше атомной энергии и больше природного газа, чем раньше, что приводит к росту цен на электроэнергию и более углеродоемкому производству электроэнергии.
В период с 2016 по 2019 год пять крупнейших публично торгуемых нефтегазовых компаний - "ЭксонМобил", "Ройял Датч Шелл", "Шеврон Корпорейшн", ВР и "Тоталь" - вложили в рекламу и лоббирование возобновляемых источников энергии и других климатических инициатив колоссальные средства в размере 1 миллиарда долларов.
Их рекламный блиц нацелен на глобальную элиту в аэропортах и в Twitter. "Природный газ - идеальный партнер для возобновляемых источников энергии", - гласит реклама в аэропортах, запущенная норвежским нефтегазовым гигантом Statoil. "Посмотрите, почему #natgas - естественный партнер для возобновляемых источников энергии", - пишет Shell в Твиттере.
В 2017 году я посетил переговоры ООН по изменению климата в Мюнхене, Германия, по приглашению ученого-климатолога Джеймса Хансена. Когда я вышел из самолета, в аэропорту меня встретила реклама, оплаченная французской нефтегазовой компанией Total, с надписями "Приверженность солнечной энергии" и "Приверженность природному газу ".
3. Возобновляемые источники энергии - хищник, дикая природа - жертва