Для энергетического перехода достаточно пяти технологий
Фотовольтаика, ветроэнергетика, аккумуляторы, электролизеры и улавливатели CO2, известные как прямой захват воздуха (DAC), - вот пять технологий, необходимых для успешного энергетического перехода, считает Кристиан Брейер. Однако экономист по солнечной энергии из Лаппеенрантского технологического университета (LUT) в Финляндии не считает, что новые гидроэлектростанции, геотермальная энергия и биоэнергетика являются убедительными решениями. Не является таковым и "зеленый водород". Это громоздкий источник энергии, который должен стать лишь строительным блоком для других, объясняет Брейер в программе "Климатическая лаборатория" на канале ntv. Исследователь видит будущее глобального энергоснабжения в мировом океане: Через 30 лет плавучие солнечные электростанции смогут вырабатывать электричество, которое можно будет превращать в экологически чистый аммиак, метанол или парафин на огромных морских заводах по производству синтетического топлива и распространять по всему миру - благодаря отработанным десятилетиями процессам и новому сырью CO2.
ntv.de: Правительство Германии разрабатывает большие водородные планы, мечтает о водородных системах отопления и терминалах сжиженного газа, где в один прекрасный день будет приземляться зеленый водород, но в их списке не хватает этого. Почему так?
Кристиан Брейер: В списке указано только оборудование и устройства, которые мы используем для реализации энергетического перехода, а не конкретный продукт. В противном случае на первом месте всегда было бы электричество, которое является самым важным для энергетического перехода. Вот почему фотоэлектричество и ветроэнергетика имеют решающее значение, особенно для Европы и Северной Америки. Это не требует пояснений.
А как насчет гидроэнергетики?
Она важна, но уже отлично используется по всему миру. Потенциал в значительной степени исчерпан.
Неужели больше нет потенциала для роста?
Гидроэнергетические мощности, безусловно, можно увеличить на треть - 50 процентов. Но нужны ли нам только дешевые и возобновляемые энергетические системы или еще и устойчивые? Если для нас важна устойчивость, мы должны бережно относиться к рекам. Крупные реки, такие как Меконг в Азии, Конго в Африке и, в некоторой степени, Амазонка в Бразилии, обладают наибольшим потенциалом для гидроэнергетики. Технически построить ГЭС там можно, и это может быть экономически привлекательно, но экология реки почти наверняка будет разрушена. А только в Конго мы говорим о 500 видах, которые обитают только там. Вот почему гидроэнергетика там, где она существует, всегда является частью решения, но, как и другие устойчивые источники энергии, она ограничена.
Почему?
В случае с геотермальной энергией мы уже несколько десятилетий видим, что проекты не реализуются в той степени, в которой хотелось бы. Биоэнергетика имеет тот главный недостаток, что нет места для выращивания энергетических культур, потому что они нужны нам для корма, который мы даем животным, а те, в свою очередь, едят. Разумная ли это идея - другой вопрос.
Фотоэлектричество и ветер занимают лидирующие позиции, потому что они хорошо себя зарекомендовали, работают и стоят недорого?
Конечно, да. В конечном счете, энергетический переход - это экономический вопрос. Есть потенциал и для других технологий, но на другом уровне затрат. В частности, солнечная энергия невероятно дешева и сейчас даже является самым дешевым видом электроэнергии в мире. Подумайте только: половина электрических мощностей, введенных в мире в 2021 году, уже приходится на фотоэлектричество. К 2050 году на Земле будет проживать около 10 миллиардов человек, и примерно три четверти из них будут жить в солнечном поясе, где солнце светит круглый год. Это дешевая энергия, которая доступна везде. Вот почему батареи так важны.
Первые солнечные парки уже строятся на воде. Потому что там так много места для инфраструктуры?
Это замечательная технология под названием "плавающий фотоэлектрический источник", которая за последние десять лет была реализована в основном на озерах, водохранилищах или прудах, где подключение к сети сравнительно простое. Но всегда возникал вопрос: работает ли она и на море? Все больше и больше стран мира пробуют это, естественно, в спокойных водах без сильных волн. Это можно освоить. Мы исследовали это на примере Карибского бассейна, поскольку хорошо известно, что на многих островах места для энергоснабжения относительно мало.
Или в Сингапуре.
Это одна из стран, где проводится больше всего исследований в области плавучих фотоэлектрических станций. Но, скорее всего, это будет лишь дополнением к энергобалансу, потому что, если внимательно посмотреть на географическое положение, есть много аргументов в пользу того, чтобы просто проложить линию электропередач на Суматру. Этот огромный индонезийский остров находится совсем рядом. Чтобы обеспечить электричеством такую маленькую страну, как Сингапур, не потребуется столько места. Если перенестись на 20-30 лет дальше, то в международных водах можно будет построить огромные заводы по производству синтетического топлива: большая плавучая фотоэлектрическая станция вырабатывает электричество и зеленый водород путем электролиза. С ним мало что можно сделать, поэтому его преобразуют в аммиак, метанол или парафин. Эти вещества, в свою очередь, можно было бы регулярно забирать танкерами с этих морских заводов и поставлять на мировые рынки.
Преимущества фотоэлектричества, ветра и батарей очевидны. Но почему "зеленый" водород нужно снова преобразовывать?
В принципе, с водородом можно сделать многое, но водород - самая маленькая молекула во Вселенной, и поэтому с ним трудно обращаться. Он легко диффундирует через материалы, легко воспламеняется и сложен в транспортировке. С ним можно справиться технически, но это стоит денег. И в конце концов, морские и воздушные перевозки с помощью электричества и батарей работают только на коротких расстояниях. Я могу легко подзарядить батарею на Рейне, но не на больших океанах. Там нужны плотные, химические источники энергии. И мы уже знаем, что парафин не обязательно производить из сырой нефти: Нам нужен водород и углерод, обычно CO2. Затем мы можем использовать процесс Фишера-Тропша для производства синтетического топлива, такого как парафин.
Нужны ли вам электролизеры для этого процесса?
На первом этапе, когда мы производим зеленый водород. Тогда все, что нам нужно, - это CO2, который внезапно перестает быть выхлопным газом и причиной выбросов, а становится сырьем. Тогда мы получим решение для авиации, которое не потребует никаких серьезных изменений в нынешнем авиапарке. Еще одно преимущество заключается в том, что, помимо парафина, водород можно превратить практически во все другие необходимые нам продукты: Метанол для химической промышленности или судоходства, или аммиак в качестве удобрения для сельского хозяйства. Сам водород необходим в первую очередь для производства стали.
А откуда мы возьмем CO2? Это и есть пятая ключевая технология - CO2 hoover?
CO2 может поступать из самых разных источников, но в конечном счете прямое улавливание воздуха (DAC) - это, вероятно, наиболее масштабируемое решение. Потому что если мы серьезно отнесемся к изменению климата и энергетическому переходу, то вскоре нам придется свернуть газовые электростанции, угольные электростанции и производство стали на основе угля, а значит, и все основные процессы, которые производят большие выбросы CO2. Останутся мусоросжигательные заводы, бумажные фабрики и цементные заводы, но это будут довольно небольшие по объему источники для производства метанола для химической промышленности, парафина для авиации и аммиака для сельского хозяйства. Как закрыть этот пробел в покрытии? Мы заберем CO2 из резервуара, в котором его и так слишком много, - из атмосферы. Затраты на это должны быть в приемлемом диапазоне.
Тогда все проблемы будут решены - во всяком случае, теоретически. Но не слишком ли мы опоздали? Да, по всему миру строится множество солнечных парков, но везде не хватает мощностей для хранения энергии, чтобы использовать солнечную энергию круглосуточно. А ЦАП пока используются лишь в небольших масштабах.
Ветроэнергетика работает, хотя еще не все проблемы решены. Но единственное, над чем еще предстоит поработать, - это детали. То же самое касается и фотовольтаики. Ежегодно фотоэлектрические модули становятся эффективнее в среднем на 0,5 процентных пункта. Эта тенденция продолжается уже 20 лет и будет продолжаться еще много лет, одновременно становясь все более дешевой.
Тогда мы поставим галочку в графе "ветер" и "фотоэлектричество". А что насчет батарей?
Мы видим переломный момент. В последние годы были проблемы с нехваткой кобальта и никеля, но сейчас литий-ионные батареи используются в основном в электромобилях и домашних системах хранения, которые все чаще создаются без кобальта и никеля. Достаточно ли у нас лития? Мнения на этот счет расходятся. В принципе, его достаточно, мировые океаны полны им, просто мы не можем извлечь его эффективно. В этом и заключается настоящая проблема. В этом году два лидера мирового рынка также представили натрий-ионные батареи. С ними больше нет дефицита материалов.
Неужели и с аккумуляторами все в порядке?
Можно многое сказать в пользу этого. Этим компаниям есть что терять, и они не стали бы этого делать, если бы не были уверены, что это сработает. И темпы роста огромны: если производство фотоэлектрических модулей растет на 30 процентов в год, то производство батарей - на 50-100 процентов в год.
А электролизеры?
Там ситуация более критичная, потому что рынок гораздо меньше. Но мы уже освоили эту технологию за 100 лет, и сейчас существует около двух десятков производителей и поставщиков со всего мира. Это будет захватывающая гонка за то, кто в итоге сможет предложить лучшие продукты по лучшим ценам. Я не беспокоюсь. В случае с DAC единственным вопросом является масштабирование, потому что технология работает и в этом случае: она используется на атомных подводных лодках и на космических станциях с 1960-х годов. Единственное, чего не хватает, - это масштабной коммерциализации, и сейчас эти производители также хорошо финансируются инвесторами".
Клара Пфеффер и Кристиан Херрманн побеседовали с Кристианом Брейером. Интервью было сокращено и отредактировано для ясности.
Читайте также:
- Фонд Саар в 3 миллиарда неконституционен
- Политики в растерянности после шокирующих новостей
- Счетная палата критикует долговой план правительства штата
- Ветер и солнце: затраты на электросеть должны распределяться более справедливо
Источник: www.ntv.de
