Возобновляемая энергетика: фундамент для цивилизационной катастрофы?

Происходящее на планете разделило западный мир на два лагеря с прямо противоположными видениями будущего. Согласно мнению первого, чтобы остановить глобальное потепление, нужно развивать солнечные и ветровые электростанции. Благо уже сейчас они дают киловатт-час всего за четыре-шести центов, как угольные, и почти так же дешево, как газовые.

Представители второго считают, что ничего этого не будет: нефть, газ и уголь и через 20 лет будут основными источниками электроэнергии. Внимательный анализ показывает, что второй лагерь часто имеет некоторый интерес в нефтегазовой сфере, а первый проявлял недостаточный интерес во время изучения физики в школе.

Казалось бы, что нам, жителям России, эта западная дискуссия? У нас таких лагерей, по сути, нет. Отношение к нынешней энергетической революции здесь часто определяется не своими взглядами на проблемы энергетики, а лишь политической ориентацией. Одни считают, что СЭС и ВЭС быстро победят тепловую энергетику — ведь это важно для того, чтобы «нефтегазовый Мордор рухнул».

Другие — что никакого глобального потепления нет или человек к нему непричастен, поэтому, на самом деле, «зеленый переход» — лишь сказочка для «откатов и распилов на Западе» или его освобождения от сырьевой зависимости (российских поставок нефти и газа).

Однако, если мы внимательно разберем ошибки западных подходов к вопросу, то быстро поймем: обе «российские» точки зрения точно так же неверны. Все потому, что и они исходят не из реальной энергетики и физики, а из политических предпочтений их носителей.

Почему «зеленая» энергетика дешева, но только пока не начинает доминировать

Практически безуглеродные электроэнергетики на планете есть. И это не только небольшие Исландия, Коста-Рика, Швейцария и Албания, но и Норвегия, Швеция, 60-миллионная Франция, 100-миллионное Конго и 200-миллионная Бразилия. Во всех них 80% электроэнергии или больше получают из возобновляемых источников либо на АЭС. Легко видеть, что добиться углеродонейтральности можно.

Беда в том, что во всех этих странах она достигнута не за счет ветряков и солнечных батарей — основная часть их неуглеродной энергетики суть ГЭС и АЭС (в случае Франции). Однако этот успех сложно повторить остальным. В Исландии, Бразилии и Конго — уникальные условия: там либо так холодно (Исландия), что населения ничтожно мало и закрыть его потребности ГЭС легко, либо так жарко, что осадков чудовищно много, а те же ГЭС покрывают потребности даже 100- и 200-миллионного населения.

Большинство стран западного мира испытывают идеологическую неприязнь к ГЭС и психологическую — к АЭС. Значит, им остается строить ветряки и солнечные батареи. И вроде бы на этом пути есть успехи: как пишет редакция Nature, стоимость киловатт-часа от них достигла уровня стоимости электричества от ископаемых топлив.

К сожалению, журнал Nature здесь несколько ошибается. То, что в прессе обычно называют «выровненная цена электричества» (LCOE), на самом деле «выровненная», а не фактическая цена электроэнергии из разных источников. И чтобы ее «выровнять», данные о реальной стоимости подвергают некоторой доработке.

Первый пример: загрузка электростанций. Годовая выработка киловатт-часов ветряком в США равна его работе на полную мощность на протяжении 0,33 года. В остальное время он работать не может: ветер не дует. Для солнечных батарей годовая выработка равна пиковой на протяжении 0,22 года: в остальное время либо ночь, либо облачность мешают работе.

А вот в оценках «выровненной» стоимости киловатт-часа эти цифры приняты за 0,41 и 0,29 — намного выше реальных. Почему? Потому что авторы «выровненной» оценки ищут долгосрочного прогноза. Считается, что в будущем загрузка ветряка вырастет, так как его будут все чаще ставить в море, где ветер действительно дует чаще. А солнечной батареи — потому что ее все чаще будут ставить на «подсолнух», подвижную конструкцию, все время ориентирующую фотоэлемент прямо на солнце.

Все это, конечно, так. Но есть нюанс: ветряк в море стоит дороже, чем на суше (нужен фундамент или якоря), а солнечная батарея на «подсолнухе» дороже простой неподвижной. Но вот такой рост стоимости в «выровненную» стоимость киловатт-часа никто не закладывает.

Вторая деталь. Авторы выровненных оценок цены киловатт-часа закладывают стоимость газа намного выше, чем она есть в реальных США сегодня. Они исходят из предположений, что газ подорожает. Но проблема в том, что они не указывают никаких причин для такого подорожания.

Напротив: сланцевая революция в Штатах за последние десять лет уронила стоимость газа примерно вдвое, и, по всем имеющимся оценкам, настолько дешевый метан — очень надолго. Если предположение о дорожающем газе убрать, электричество СЭС и ВЭС в долгосрочной перспективе окажется даже не сравнимым с киловатт-часом от газовых ТЭС, а заметно дороже его.

Третий и, вероятно, важнейший нюанс. Низкие цены для солнечных и ветровых электростанций получаются, в первую очередь, потому, что везде, где их строят, есть правило: если СЭС и ВЭС вырабатывают электричество — сеть его полностью забирает. И только если выработка этих электростанций вдруг очень велика, а спрос очень низок — какая-то часть электричества остается невостребованной.

А вот для ТЭС все наоборот: когда СЭС и ВЭС вырабатывают электричество, владельцам ТЭС дают понять, что их киловатт-часы сейчас не нужны, и по сути заставляют прекращать выработку. Логика тут вроде ясна: ТЭС может включиться по желанию ее владельцев, а СЭС и ВЭС — нет, поскольку люди еще не умеют заставлять солнце светить ночью или запускать ветер в штиль.

Но это означает, что тепловые электростанции начинают работать меньше часов в году — то есть экономическая отдача от них падает. В итоге, «тепловой» киловатт-час дорожает, даже если топливо для ТЭС становится все дешевле.

Именно так было в США в последние 15 лет. За это время электричество там подорожало на 20% — несмотря на одновременное падение цены угля и газа примерно наполовину. Две трети стоимости киловатт-часа от ТЭС — это стоимость топлива. Следовательно, электричество от ТЭС в Штатах должно было подешеветь в полтора раза — а не подорожать на 20%.

Однако если мы вспомним, что сейчас ТЭС не могут работать, когда хотят, а только когда им это позволяет штиль и облачность на СЭС и ВЭС, то вопрос о причине роста цен в значительной степени проясняется. ТЭС в современной западной энергетике на положении никому не нужной падчерицы — в таких условиях странно было бы ждать, что цены на их энергию не вырастут.

Любая страна, которая захочет иметь СЭС и ВЭС как основной вид генерации, должна быть готова к тому, что вечно поддерживать цену зеленого киловатт-часа низкой не выйдет. Стоит доле электричества от СЭС и ВЭС выйти за 20% — и общая цена на электричество начнет резко повышаться. Просто потому, что ТЭС будут находиться во все более экономически худших условиях.

Возьмем график выше: в Дании киловатт-час к концу прошлого десятилетия для гражданина-потребителя стоил 30 рублей. В Германии — в районе 25. Это отражает разницу между ними: в Дании половина электроэнергии от СЭС и ВЭС, а в Германии только в районе трети.

Как только Дания переведет на СЭС и ВЭС 75% своей электроэнергетики — цены там легко выйдут и за 50 рублей за киловатт-час. Точно то же самое случится и в США, если они попробуют зайти по пути возобновляемой энергетики так далеко.

И тем не менее, это никого не остановит

В этом месте западные сторонники традиционной энергетики делают закономерный, как им кажется, вывод: это означает, что возобновляемая энергетика не сможет серьезно потеснить ископаемое топливо. Уголь и газ, пишут они, и через 20 лет будут основой электрогенерации западного мира.

Это наивная точка зрения. Дело в том, что западный мир, во-первых, богат, а во-вторых, ему объективно некуда тратить деньги. Взглянем на США: как показал прошлый год, эта страна может напечатать триллионы долларов безо всякого ускорения инфляции. Переход к возобновляемой энергетике как основной требует от этой страны не триллионов, а всего лишь сотен миллиардов долларов в год. Штаты могут себе это позволить простым использование «печатного станка» — причем, далеко не на полную мощность. На деле даже печатный станок не нужен: частные инвесторы там имеют на руках больше средств, чем достойных объектов для вложения.

Западная Европа имеет других экономистов, с другими верованиями, поэтому денег не печатает. Однако и там они не станут главной проблемой «зеленого перехода».

Обратимся к недавней истории: в Германии в последние 20 лет электричество для населения подорожало вдвое — и никаких социальных протестов против этого все равно нет. В Дании история еще жестче (выше рост цен), но тоже нет протестов. Запад в целом живет так хорошо, что его жители готовы заплатить за электроэнергию в десять раз дороже, чем русские, и не испытают при этом бедности.

Да, те, кто топятся электричеством, будут чуть-чуть страдать от холода, но это не беда. В Европе традиционно плохо топят зимой в домах: в Англии, например, средняя зимняя температура в комнатах +18, а в 60-х была +12. Просто европейцы зимой будут чуть теплее одеваться, и чуть повысится зимняя избыточная смертность от холодов.

Но западноевропейцы к ней все равно эмоционально нечувствительны: все знают, что холодовая избыточная смертность в Англии стабильно уносит десятки тысяч человек в год, в том числе — от недостаточного прогрева помещений. И все равно никаких протестов по этому поводу нет. Нет сомнений: жители Запада готовы терпеть еще больше, чем сегодня.

Тем более, что переход к возобновляемой энергетике предлагает их жизни какую-то цель, которая еще и выглядит достойно — предупредить предположительную мировую катастрофу. Это значит, что повышенные цены на электричество и зимняя прохлада в домах даст им чуть больше веры в осмысленность их жизней — а это такая штука, за которую представитель нашего вида готов заплатить что угодно.

Достаточно вспомнить крестовые походы, отказ от ДДТ и тому подобное. Практическая отдача таких мероприятий неважна: главное, чтобы действия в их рамках казались высокоморальными самим действующим лицам.

Несостоятельно и другое возражение энергетических консерваторов: мол, из-за роста цен на электричество промышленные товары западных стран станут неконкурентоспособными с товарами тех, кто не не устраивает массового перехода на СЭС и ВЭС.

Дело в том, что в западном мире уже давно озвучен способ борьбы с этим: углеродный налог. Предполагается, что после его внедрения продукция из стран, где электричеством менее «зеленое», будет облагаться дополнительным налогом — средства с которого западный мир использует для финансирования собственного перехода на СЭС и ВЭС.

Это нарушает дух свободной торговли и общие принципе ВТО? Неважно: западный мир доминирует на планете, и как он захочет, так и будет. США, допустим, не раз показывали, что могут назначить антдемпинговые пошлины тем, кто не демпингует, и ничего им за это не будет. Или даже проигнорировать требования Международного уголовного суда ООН о выплате другой стране репараций за агрессию — и, опять-таки, им за это ничего не будет.

Яснее ясного, что за углеродный налог им тоже ничего не будет, потому что сила на их стороне. Наказать сильного за нарушение правил игры нельзя: он их устанавливает, а более слабые к ним могут только адаптироваться. Но никак не влиять на них.

Подведем итог. Нет ничего невозможного в том, чтобы построить огромное количество СЭС и ВЭС и покрывать ими три четверти — или даже 95% — потребления электричества условной Дании или Великобритании.

Да, зимой периодически бывают периоды сочетания сильной облачности, короткого светового дня и безветренной погоды. Допустим, над континентальными США такое бывает раз в десять лет и длится примерно по неделе. Ясно, что покрыть недельное потребление крупной страны от литиевых накопителей нереально. Для этого в тех же Штатах их пришлось бы установить на 80 миллиардов киловатт-часов, что стоило бы 40 триллионов долларов в нынешних ценах, и немало триллионов долларов в любом мыслимом будущем.

Но это можно легко обойти, содержа небольшое количество газовых ТЭС, включающихся только в период таких зимних штилевых и облачных «провалов» возобновляемой генерации. Зимы в западном мире весьма мягкие, и такие «пиковые» газовые ТЭС вряд ли будут вносить в общую годовую выработку электричества более 5-10%. То есть СЭС и ВЭС могут вносить основной — подавляющий — вклад в электрогенерацию, пусть такое электричество и будет (в силу трудностей его внутрисуточной аккумуляции) заметно дороже, чем сегодня.

Однако катастрофы все равно не избежать: на это указывает история сходных зеленых инициатив прошлого

Итак, мы выяснили, что переход на СЭС и ВЭС как основной источник генерации вполне возможен. Вроде бы, это победа. Ведь тепловая энергетика вполне серьезно убивает: в Штатах от нее гибнут десятки тысяч человек в год, а в западном мире в целом — сотни тысяч.

Но прежде, чем радоваться победе, стоит вспомнить другие примеры аналогичных кампаний, продиктованных экологическими соображениями. Например, возьмем крестовый поход против ДДТ. Какими были две основных беды, которые зеленые 1960-х приписывали ДДТ и которые хотели победить? Первая: снижение количества птиц, вторая: рост числа раковых заболеваний. ДДТ, как давали понять борцы с ним, делает скорлупу яиц тоньше, ведя к гибели птенцов, и, вдобавок, вызывает рак у людей.

Сегодня с запрета ДДТ в США прошло примерно сорок лет. Количество птиц после этого сократилось, а число раковых заболеваний на душу населения резко возросло. Западные страны вкладывают огромные средства в решение этих проблем, но пока решить их не могут.

Следующий крестовый поход зеленых был организован против перенаселения Земли и вызванного им исчерпания природных ресурсов — нефти, почв и чего угодно еще. А также, разумеется, массовой гибели от голода, которую теоретики «перенаселения Земли» не уставали и не устают обещать нам до сих пор.

С начала борьбы с перенаселением прошло примерно сорок лет. Население Земли выросло в разы, но это не оказалось проблемой. Зато чудовищно острой проблемой современности является снижение рождаемости, сулящее катастрофу для целого ряда мировых экономик. И вновь вкладываются серьезные средства в попытки изменить ситуацию — но пока безрезультатно.

Опасения об исчерпании нефти и прочих ресурсов тоже закончились странно: нефти сегодня добывают намного больше, чем в 1970-х, а стоит она — с учетом долларовой инфляции — даже меньше, чем тогда. Аналогичная ситуация с газом и углем.

Не лучше получилось и с голодом, наступление которого предвещали сторонники борьбы с ростом население: питание человечества сейчас — лучшее за весь известный период и в плане калорий, и в плане качества, и продолжает улучшаться.

Третий крестовый поход зеленых нашего времени — против атомной энергии. Напомним, гринписовцы и ряд других организацией утверждали, что атомная энергетика убила десятки тысяч человек в результате аварий, поэтому АЭС должны быть закрыты. Итоги?

По современным данным, ТЭС действительно убивают многие сотни тысяч человек по всей планете. А вот АЭС за всю историю убили не более четырех тысяч человек (Чернобыль). За счет существования АЭС генерация ТЭС чуть уменьшилось — и это спасло 1,8 миллионов жизней. Вдобавок к этому, торможение развития АЭС, вызванное протестами зеленых, ответственно за основную часть современного глобального потепления.

Любой посторонний наблюдатель на этих трех примерах мог заметить одну и ту же схему. Крестовый поход «на эмоциях» отправляется на защиту чего-либо и ради этого предлагает бороться с тем, что этому «чему-либо» угрожает. Однако он выбирает ложные цели, поэтому, побеждая своего врага, такой крестовый поход никому не помогает.

Зато он способен вызывать негативные последствия как раз для того, кого призван оборонять. Например, существуют предположения, что резкий рост числа наблюдаемых птиц за время применения ДДТ — результат подавления популяций насекомых, угрожавших птицам.

Другие утверждают, что борьба с перенаселением Земли — которого не было — заставила тот же Китай принять политику «одной семьи — одного ребенка» — и в результате сегодняшний Китай находится на грани демографической катастрофы. До конца века его население, при сегодняшних тенденциях, сократится вдвое, отправив экономику страны в тяжелый нокдаун.

Третьи замечают, что борьба с АЭС привела к недовытеснению ими угольных ТЭС, и соответствующему росту числа жертв энергетики на миллионы человек. Ну, и к основной части того глобального потепления, о котором столько говорят по телевизору.

Попробуем приложить схему стандартного зеленого крестового похода к истории с возобновляемой энергетикой. Чего следует ожидать от активного внедрения СЭС и ВЭС в западном мире?

Дивный новый мир: штрихи к портрету

Запад внедряет возобновляемую энергетику не потому, что она снизит число жертв ТЭС: никакая Грета Тунберг и остальные популярные зеленые активисты даже не упоминают этого факта в своих речах с высоких трибун. Они делают это с одной конкретной целью: снизить выбросы углекислого газа в окружающем мире.

Вот только переход на СЭС и ВЭС не может этого сделать. Мы уже писали о причинах, но кратко повторимся: не более 20% от потребляемой нами энергии — электрическая. Более 80% уходят в основном на тепло (более половины), транспорт (более 20%) и еще немного — на приготовление пищи. Закрыть 17% электрогенерации возобновляемая энергетика сможет легко. Часть транспортных 20% — тоже, за счет электромобилей и электрофур.

Но вот с теплом, как мы обозначали ранее, это просто не получится. Любые предложения по замене тепла ископаемого топлива на водород, запасенный от СЭС и ВЭС, ничего не дадут. Водород от них в разы дороже, чем от природного газа. И, к тому же, очень непрост в перевозке и хранении. Заместить еще и тепло «зеленым водородом» выйдет не просто дорого.

Для этого придется изменить абсолютно всю экономику западного мира: доля затрат на первичную энергию там вырастет с нескольких процентов ВВП, как сегодня, до десятка и более процентов ВВП. Сходным, напомним, был уровень трат западных государств на военные действия во время Второй мировой войны. Такое мобилизационное напряжение не закрыть никаким печатным станком. Оно явно потребует серьезнейших (опять-таки, на уровне крупной войны) усилий от общества в целом.

Дело в том, что незападный мир безусловно не будет идти по пути перехода к электрогенерации (и тем более — выработке тепла) только от СЭС и ВЭС. Он будет действовать как Китай сегодня: строить ветряки и солнечные батареи, но только в таких объемах, которые не ухудшают режима работы остальных типов электростанций. Иными словами, СЭС и ВЭС там не покроют более 20-30% от всей электрогенерации.

Тем более незападный мир не пойдет на использование сверхдорогого зеленого водорода. Экономики развивающихся стран просто не настолько богаты, чтобы позволить себе подобное.

Это означает, что любые усилия западных государств по борьбе с глобальным потеплением внедрением возобновляемой энергетики обречены. Вы не можете призывать своих граждан потуже затянуть пояса во имя светлого будущего, если эти граждане знают, что в Китае, Индии, Бангладеш и прочих Индонезиях углекислого газа вырабатывается все больше и больше. А ситуация уже сегодня именно такова. Западный мир сегодня контролирует намного меньшую долю мирового населения, чем сто лет назад. Поэтому он может повлиять лишь на меньшую часть антропогенных выбросов углекислого газа.

Более того: выбросы СО2 в незападном мире быстро растут. Там живут многие миллиарды человек, и живут бедно. По мере роста их благосостояния они неизбежно будут потреблять больше энергии — и выбрасывать намного больше углекислого газа. Даже если весь западный мир к середине века вообще перестанет выбрасывать СО2, роста выбросов в незападном мире вполне хватит, чтобы целиком компенсировать западное сокращение.

Цивилизационная катастрофа

В итоге к середине XXI века перед великим западным походом к возобновляемой энергетике нарисуется немного неутешительная картина. Развитые страны в основном — более чем на 50% — будут производить электроэнергию от солнца и ветряков. За это они заплатят резким ростом цен на электричество и тепло для граждан — ростом, которого в окружающем мире не будет.

Но все это никак не сократит выбросы углекислого газа на планете, поскольку вне западного мира за борьбу с глобальным потеплением никто не готов платить такую цену. Более того: многие развивающиеся страны к 2050 году уже не захотят бороться с ним даже бесплатно.

Все дело в том, что реальное — а не моделируемое — влияние антропогенных выбросов СО2 на окружающий мир довольно неплохо освещается в научной литературе. Например, там честно пишут, что Сахара сокращается на 12 тысяч квадратных километров в год.

Она просто зарастает растительностью, которой нужно меньше воды при большем содержании СО2 в воздухе — да и дожди здесь идут чаще, ведь при глобальном потеплении осадки неизбежно растут. В итоге за 1984-2015 годы площадь главной пустыни планеты сократилась на территорию целой Германии. Причем часть ученых считает, что в ближайшие десятки лет этот процесс значительно ускорится.

Представим себя на месте властей африканских стран на границе с Сахарой: она отступает на север в среднем на 2,5 километра в год, причем десятилетия подряд. Как мы отнесемся к тем, кто с трибун ООН будет призывать нас в разы поднять стоимость электричества, и таким образом бороться с выбросами СО2, чтобы ужасное глобальное потепление не превратило нашу землю в пустыню?

Нам будет трудно воспринимать таких людей всерьез. Ведь наши глаза говорят нам, что саванна захватывает пустыню. Мы будем помнить, как выглядели те или иные места в нашем детстве, и видеть, как они выглядят сегодня.

Аналогичная ситуация сложится и в других частях мира. Зарастанию подвергаются пустыни Намибии, Калмыкии (ныне почти везде превратившиеся в полупустыни и степи), окраины Гоби и так далее. Можно долго рассказывать жителю земель рядом с российской Ахтубой, что глобальное потепление ведет к опустыниванию, но будет сложно разубедить его в том, что в его детстве берега Ахтубы были покрыты песком — а сегодня покрыты растительностью.

Победа: трудная в достижении, зато автоматически ведущая к поражению

Есть и еще одна сложная проблема. Антропогенные выбросы СО2 уже к концу 1990-х обеспечивали одну двадцатую от всего производства продовольствия в мире (за счет стимулирования фотосинтеза растений). Как отмечал в своих публикациях того времени Михаил Будыко (первооткрыватель глобального потепления в его современном понимании), антропогенный СО2 уже тогда кормил 300 миллионов человек.

С тех пор прошло 20 лет, концентрация углекислого газа в атмосфере значительно выросла. Поэтому сейчас он кормит более полумиллиарда человек. По прогнозом того же Будыко, в XXI веке эта цифра достигнет миллиарда. Кто и откуда будет брать еду для них в случае гипотетической победы над антропогенными выбросами? А ведь именно такую цель ставят перед возобновляемой энергетикой сегодня.

Получается, что западное общество поставило перед собой крупную, труднодостижимую цель поистине эпохального масштаба — но при этом такую, что в случае ее достижения трудностей станет намного больше, чем их есть сейчас. Победа на этом пути рискует стать поражением, которое нанесет серьезный удар как по человеческим обществам, так и по биосфере. Ведь чтобы прокормить миллиард человек, который в этом веке обеспечит продовольствием антропогенный СО2, людям XXII века придется отнять у дикой природы миллионы квадратных километров дополнительных земель.

Все это означает, что западный мир рискует столкнуться с полноценным цивилизационным кризисом. Он предпримет огромные, колоссальные усилия по снижению выбросов СО2 — но в итоге не сможет изменить ситуацию. Если же вдруг ему это удастся, он столкнется со все углубляющимся расколом между ним и остальной планетой: голодным жителям третьего мира будет предельно трудно понять смысл того, что делают жители мира первого.