Долой атомную энергетику, да здравствуют наши лучшие друзья — солнце, воздух и вода! Этот стереотип стал дежурным в казахстанских протестах против АЭС, содержащих призывы к однозначной ставке на возобновляемые источники энергии – палящее солнце, свистящий ветер и быстро текущую воду.
Зависть к бегемоту и верблюду
Знакомим приверженцев этого стереотипа с жизнерадостной старушкой Гейл Тверберг, изучающей энергопроблемы с прошлого века. Ее подход выделяется из массы аналогичных исследований тем, что она считает базой нашего прогресса или регресса природные и физико-математические законы. Под них, убеждена Тверберг, должны подстраиваться юридические, экономические и вообще все законы и правила общества. В противном случае последние не работают и ведут к регрессу.
В пропаганде возобновляемых источников энергии (ВИЭ) существует, по мнению Тверберг, серьезная загвоздка. Исследователь напоминает, что и ветровая, и солнечная энергия вырабатывают прерывистую электроэнергию, доступную только в определенное время и в определенном месте. Эту энергию необходимо транспортировать в нужное место и сохранять для нужного времени суток и нужного времени года. Также существует необходимость в хранении этой энергии из года в год.
«Я думаю о ситуации как об аналогичной тому, как если бы исследователи решили, что было бы эффективнее, если бы люди смогли заменить свой рацион на сто процентов травой, — пишет Тверберг. — Трава является формой энергетического продукта, но это не тот продукт, который человек потребляет единственным. Трава не токсична для человека в малых количествах и растет довольно хорошо. Переход на травяную пищу может показаться полезным для сокращения выбросов углекислоты. Но факт, что люди не эволюционировали, чтобы есть только траву, аналогичен тому факту, что производственный и транспортный секторы сегодняшней экономики не развивались вокруг использования прерывистого электричества от ветра и солнца».
Тверберг предполагает, что всеобщая замена пищи травой (едой растительного происхождения) может сработать, но для этого потребуются фантастические изменения. «Если мы рассмотрим другие живые существа, то обнаружим, что животные с четырьмя желудками (бегемот, верблюд, жираф, кенгуру и другие) неплохо живут на рационе из травы, — говорит Тверберг. — У этих животных часто есть зубы, которые растут непрерывно, потому что кремнезем в траве потихоньку их изнашивает. Для преодоления этих «мелких деталей» нужны изменения в себе. Нам, вероятно, придется отрастить дополнительные животы и добавить постоянно растущие зубы. Могут потребоваться и другие корректировки, в том числе уменьшение размера мозга. Это особенно актуально в том случае, если диета, состоящая только из трав, окажется недостаточной для поддержания роста и активности мозга».
Ущербность энергоанализов
Ущербность почти всех современных энергетических анализов заключается в том, что они проводятся в узких границах сиюминутной стоимости источников электрогенерации, в том числе ВИЭ, считает Гейл Тверберг. По ее мнению, требуются другие методики осмысления цены энергообеспечения от разных источников. К нерешенным Тверберг относит ряд проблем.
Первая. Затраты на передачу зеленой энергии намного выше, чем других видов электроэнергии. Согласно исследованию Международного энергетического агентства, затраты на передачу электроэнергии от ветра и солнца примерно в три-пять раз превышают расходы на передачу электроэнергии от угля и АЭС. В большинстве исследований не учитывается факт, что этот разрыв никак не компенсируется остальной энергетике, включая атомную. В процессе передачи зеленой электроэнергии на большие расстояния возрастают расходы на обслуживание линий электропередачи. И эти расходы существенно увеличивают себестоимость базового ресурса.
Вторая. Источники выработки возобновляемой электроэнергии и вспомогательное оборудование не обладают таким же уровнем контроля над мощностью тока, его амплитудой и другими параметрами энергообеспечения, какой имеют электростанции, работающие на ископаемом, в том числе ядерном, топливе. Поэтому в анализ передачи электроэнергии от ВИЭ нужны исправления, которые потребуют дополнительной инфраструктуры и, соответственно, новых затрат.
Третья. Росту затрат способствует прерывистость работы ВИЭ. Распространено мнение, что с этими перебоями можно справиться за счет дифференцированного ценообразования в зависимости от времени потребления, «умных» энергосистем и отключения некоторых заранее выбранных промышленных потребителей, если электроэнергии для всех не хватает. Но такой подход может иметь место, если система основана на энергетике из ископаемого топлива, в том числе урана.
Ситуация резко меняется по мере существенного добавления в сеть возобновляемых источников энергии. После их включения в сеть необходимы устройства, чтобы сгладить скачки потребления, которые происходят, например, в конце дня, когда люди возвращаются домой, чтобы поужинать, а солнце уже село. Надо иметь в виду и перебои с электричеством из-за остановки ветровых турбин и солнечных батарей во время ураганов и штормов.
Четвертая. ВИЭ не могут напрямую обеспечить потребности множества устройств и процессов современности. Тверберг приводит длинный перечень средств производства и предметов потребления, товаров и услуг, получение которых невозможно без ископаемых ресурсов. «Сегодня мы не можем производить ветряные турбины, солнечные батареи и строить гидроэлектростанции без ископаемого топлива, — говорит Тверберг. — Это само по себе дает понять, что добычу и использование ископаемого топлива необходимо поддерживать».
Пятая. Хранение и накопление электроэнергии от ВИЭ. В 2023 году Тверберг оценивала суммарное количество и емкость построенных накопителей-хранилищ для электричества от ВИЭ ничтожным и недостаточным хотя бы для трехсуточного мирового потребления. Гораздо более сложной проблемой, чем посуточное хранение электроэнергии, является необходимость ее сезонного хранения, если мы хотим использовать возобновляемую энергию в сколько-нибудь значительном объеме. Ведь производство солнечной энергии, как правило, достигает пика в июне и падает до минимума в декабре — феврале (для Северного полушария). Пик выработки гидроэлектроэнергии приходится на весну, но ее количество часто изменчиво из года в год. Ветроэнергетика изменчива как из года в год, так и из месяца в месяц.
Есть два подхода, которые можно использовать для решения сезонных проблем. Первый — радикально перестроить энергосистему на основе ВИЭ, чтобы обеспечить достаточное количество электроэнергии, особенно в периоды большой востребованности энергии, например зимой. Второй — построить огромное количество аккумуляторов для хранения электроэнергии в течение нескольких месяцев или даже лет, чтобы уменьшить прерывистость. Любой из этих подходов чрезвычайно дорог. «Такие затраты подобны добавлению еще одного желудка в человеческий организм, — иронизирует Гейл Тверберг. — И, насколько я знаю, они не включены ни в одну модель на сегодня».
Шестая. В смету расходов на ВИЭ не включается стоимость утилизации ветряных турбин, солнечных батарей и накопителей. В энергоанализах по умолчанию распространено предположение, что в конце срока службы ВИЭ каким-то образом исчезнут без каких-либо затрат, а если и подвергнутся переработке, то ее стоимость меньше, чем цена материалов и труда на изготовление ВИЭ. На деле очень часто затраты на переработку выше, чем расходы на ранее полученную энергию. Эту проблему, считает Тверберг, тоже необходимо учитывать в анализе реальной стоимости ВИЭ.
Суровые реалии индустриализации
Тверберг также отмечает, что уже сегодня экономика и социум не всегда справляются с нарастающим количеством пусков и остановок электроснабжения. Ситуация уязвима, например, тем, что температура должна оставаться неизменно и постоянно высокой для плавления металлов. Лифты не должны останавливаться между этажами при отключении электричества. Оно же не должно влиять на хранение в холодильнике продуктов питания. Но во всех трех приведенных и многих других случаях сбои далеко не всегда микшируются резервными мощностями и объемами электроэнергии.
В одной из своих статей Тверберг приводит отрывок из интервью Билла Гейтса о перспективах ВИЭ.
«Интервьюер: Многие люди настроены очень оптимистично, поскольку вы знаете, что затраты на ветровые и солнечные возобновляемые источники энергии снижаются, стоимость батарей снижается. Как вы думаете, этого достаточно или нет?
Билл Гейтс: Это так разочаровывает, я имею в виду, это на самом деле разочаровывает. Например, в большом Токио живут 27 миллионов человек, три дня в году в Токио приходятся на циклоны. Знаете, за три дня это 23 гигаватта электроэнергии. Скажите мне, какая батарея, установленная там, сможет обеспечить этот объем?
Я имею в виду, давайте не будем валять дурака. Вы знаете, что 100 долларов за киловатт-час — это ничто, это не решает проблему надежности. И помните, что электричество составляет 25 процентов выбросов парниковых газов. Всякий раз, когда мы произносим термин «чистая энергия», я думаю, что это запутывает людей, потому что они не знают, что это, они не понимают.
Я был на конференции в Нью-Йорке, не буду ее называть, и собравшиеся говорили обо всем этом. Ребята-финансисты вышли на сцену и сказали, что они будут оценивать предприятия с точки зрения того, сколько эти компании выделяют углекислоты. Эти ребята думают, что финансовые рынки как по волшебству помогут сократить выбросы углекислоты до нуля.
И я подумал: финансисты с Уолл-стрит, как вы сделаете сталь? У вас есть что-то на ваших столах, что поможет отлить сталь? А что с удобрениями, цементом, асфальтом, пластиком, зерном, мясом? Откуда, черт возьми, это все возьмется, вы знаете? Разве самолет летит по небу из-за каких-то финансовых расчетов, которые вы рассчитали в Excel-таблице? И они это сумасшествие называют финансовым решением… Я этого не понимаю, я просто этого не понимаю. Нет ничего, что может заменить то, как работает сегодняшняя индустриальная экономика».
Справка «НП»
Гейл Тверберг — американский эксперт норвежского происхождения. После окончания Иллинойсского университета работала в страховых компаниях актуарием (страховым математиком). В этом качестве увлеклась финансово-энергетической проблематикой. Посвятила себя ее глубокому изучению, досрочно уйдя на пенсию. Ведет личный блог, выступает во многих изданиях.