Альтернативная энергетика и её (бес)перспективность. Фигура первая. Рабочая.
Приветствую всех любителей чистого воздуха и альтернативной энергетики!
Последнее время в новостях, в том числе и на Голосе, появляется большое количество статей по альтернативной (зеленой, возобновляемой) энергетике. То тут, то там появляются поля из ветряков, плантации солнечных батарей, замысловатые приливные электростанции и фермы по производству биотоплива. Уже десятки процентов генерируемых мощностей в европейских странах относятся к возобновляемым источникам, а в долгосрочной перспективе - чуть ли не не планы по пересадке всей промышленности на чистую, как слеза, энергию.
Предлагаю разобраться, каковы перспективы этого благородного начинания. Ну, прежде всего, почему благородного? Тут всё, вроде как, понятно: потребление энергии по всему миру неуклонно растет, производится она в основном из ископаемого топлива (нефть, газ, уголь) путем его сжигания на ТЭС.
Ископаемое топливо - 59.5%
Ядерная энергия - 18.1%
Гидроэнергетика - 14.0%
Всё остальное (геотермальная, солнечная, ветряная и т.д.) - 8.4%
В результате имеем сразу 2 проблемы:
- Ископаемое топливо рано или поздно будет выкопано окончательно и бесповоротно
- При сжигании в атмосферу выбрасывается много грязи в виде оксидов углерода и всяких недогоревших тяжелых фракций (грубо говоря, сажи и копоти)
Есть еще ядерная энергетика (18% от общего пирога), но в ряде стран первого мира после Фукусимы этот термин сродни ругательству. В Германии закрыты все АЭС, Япония движется к полному запрету (хотя не думаю, что запретят).
И тут нам на помощь приходят чудесные технологии извлечения энергии из неисчерпаемых источников; перечислим основные:
- Солнечная энергия
- Энергия ветра
- Геотермальная энергия
- Биотопливо (не совсем проходит с точки зрения экологичности, но по части неисчерпаемости на первый взгляд - то что надо)
Есть еще всякая экзотика типа приливных, волновых и иже с ними, но доля их мала, поэтому оставим всё это за скобками.
Особняком у нас стоит гидроэнергетика и термоядерный синтез, они достойны отдельного разбора.
Дальше будет простой оценочный расчет для понимания того, какова стоимость солнечных электростанций. Солнце - главный источник энергии на земле. Если верить биогенной теории происхождения нефти (а так, скорее всего, и есть), то весь наш уголь, нефть и газ - продукт термического разложения биомассы. А биомасса, в свою очередь, по пищевой цепи упирается в растения, которые давным-давно приноровились добывать энергию Солнца путем фотосинтеза, за счет чего и растут. Так что Солнце уже законсервировало для нас триллионы Гигаджоулей (полу)халявной энергии.
Человек тоже научится извлекать энергию Солнца напрямую, в основном с использованием солнечных батарей. Это пластины, состоящие из множества фотоэлементов - полупроводниковых структур, в которых возникает напряжение при поглощении электромагнитного излучения. Для производства бытовых батарей используют относительно недорогой кремний, которого на земле навалом. Казалось бы, вот он - энергетический рай. Понавтыкал солнечных панелей по всей Сахаре, и считай себе Тераватт часы. Вот знаменитая мотивационная картинка от Илона Маска и его SolarCity:
Для удовлетворения всех современных потребностей США в электроэнергии достаточно покрыть батареями площадь 150*150км в Техасе. Звучит неплохо, давайте попробуем посчитать, во что это обойдется.
По данным Statistica в 2016 году США потребили 3853 миллиардов кВТ*ч электричества. Что у нас на сегодняшний день со стоимостью панелей? Возьмем, для начала, стоимость сборки на 10 кВч - 22100$ (источник). Предположим, что батарея генерирует все 10 киловатт по 12 часов в день 365 дней в году (что, конечно же, далеко не так). Значит за год она произведет:
10кВт * 12ч * 365дней = 43800кВт*ч
Следовательно мегаплантация, обеспечивающая последнюю сверхдержаву “халявным” электричеством, будет стоить примерно 2 триллиона долларов.
Тут внимательный читатель может возразить - приведена текущая стоимость для конечного пользователя (как правило - домохозяйста). Вот когда начнут заказывать квадратные километры, цена упадет в разы! Справедливое замечание, однако в расчете мы не учли стоимость аккумуляторных батарей для выравнивания мощности в течение суток, поэтому порядок получившейся величины вряд ли изменится в меньшую сторону. Кроме того, цена указана с налоговым вычетом порядка 30% который всё равно сидит в стоимости. На выбросы CO2 наоборот, действует дополнительный налог (порядка 15$ за куб. тонну).
Итак, 2 триллиона - конечно сумма не малая, но для перевода всей энергетики на новые рельсы вполне подъемная (ежегодно США инвестируют в этот сектор без малого 300 миллиардов).
При желании можно повторить подсчет для других альтернативных источников и убедиться, что порядок стоимости тот же самый.
Текущее распределение мировых инвестиций в энергетику полностью отражают логику предыдущих рассуждений.
Возобновляемые источники здесь отмечены оранжевым цветом.
В следующей части читайте, почему у них ничего не получится.
Не забудьте подписаться.