Переход к чистой энергии

Мир природы в основном функционирует на солнечной энергии. Земные растения вместе с фитопланктоном и водорослями ежедневно потребляют три триллиона киловатт-часов солнечной энергии. Это почти в двадцать раз больше той энергии, которую потребляем мы. И они получают ее непосредственно от солнечного света, улавливают энергию органическими молекулами, состоящими из углерода. Они получают углерод, поглощая из воздуха углекислый газ. Создавая органические молекулы, растения испускают кислород как побочный, ненужный продукт. Этот процесс называется фотосинтезом. Он обеспечивает все жизненные процессы растений – от роста стволов и стеблей до производства семян и плодов, основы будущих поколений.

 

Животные, в том числе и мы, проводят много времени, стремясь получить свою долю от этой деятельности. Мы вгрызаемся в фрукты, которые дают нам некоторые деревья, высасываем сахар или жуем мягкие части корней и листьев. Мы включаем в свой рацион тех, кто питается растениями, и таким образом получаем солнечную энергию, так сказать, бывшую в употреблении. Существуют даже некоторые организмы, например грибы и бактерии, способные превращать в жидкое состояние туши мертвых животных, чтобы получить драгоценные органические молекулы, которые в них содержатся. И когда всем нам – животным, растениям, водорослям, фитопланктону, грибам или бактериям – наконец удается расщепить эти органические молекулы, чтобы получить содержащуюся в них энергию, в атмосферу в качестве побочного продукта выделяется углекислый газ, который, в свою очередь, снова используют растения для фотосинтеза.

 

Захват и распределение солнечной энергии и возникающий в результате круговорот углерода между атмосферой и живой природой – основа жизнедеятельности на Земле в последние 3,5 миллиарда лет. За этот период множество лесов, полей, болот и цветов давали энергию живой природе своего времени. Когда они умирали, углерод, содержащийся в них, возвращался в атмосферу в результате процесса разложения. Но бывали времена, когда этот цикл нарушался и разложения не происходило. Первые растения, достаточно большие, чтобы считаться деревьями, появились на Земле примерно 300 миллионов лет назад. Они были похожи на древовидные папоротники и хвощи – их мелкие потомки существуют и по сей день. Эти первые леса произрастали в тропических пресноводных болотах, покрывающих бо́льшую часть суши. Умирающие деревья падали в болота, накапливались под водой и постепенно оказывались погребены под слоем осадочных отложений, сносимых реками. При отсутствии доступа кислорода и нормального процесса разложения эти ткани, насыщенные углеродом, заносило песком и глиной, они спрессовывались и постепенно превращались в уголь. Соответственно, на протяжении нескольких сотен миллионов лет планктон и водоросли, процветавшие в древних морях и непроточных озерах, также во многих случаях оказывались погребены на глубине и превращались в нефть и горючий газ.

 

Двести лет назад мы начали добывать эти богатые энергией останки и сжигать их, возвращая в атмосферу огромное количество содержащегося в них углерода, но уже в виде углекислого газа. Мы научились так ловко использовать энергию ископаемого топлива, что сейчас обогреваем им дома, приводим в действие наши машины, обеспечиваем наши предприятия до такой степени, что могли бы, при желании, плавить сталь. Солнечный свет миллиардов прошедших лет дал толчок Великому ускорению. Но в этом процессе мы за считаные десятилетия выбрасываем в атмосферу такое количество углерода, какое накапливалось миллионами лет.

 

Это потенциальная катастрофа. Углекислый газ сам по себе относительно инертный, безвредный газ. Мы испускаем его с каждым выдохом. Но это парниковый газ, который действует в атмосфере как покрывало, удерживающее тепло ближе к поверхности Земли. Чем больше его концентрация, тем более эффективно он нагревает Землю. Углекислый газ также растворяется в воде и влияет на повышение кислотности океана. Перегружая атмосферу углеродом, мы, по сути, повторяем изменения, которые привели к величайшему массовому исчезновению видов – пермскому вымиранию. Однако мы производим эти изменения гораздо более высокими темпами.

 

Мы внезапно поставили себя в крайне невыгодное положение. Теперь у нас нет иного выхода, кроме как изменить способ получения энергии для всей нашей деятельности. И на это остается совсем немного времени. В 2019 году за счет ископаемого топлива мы получали 85 процентов всей необходимой энергии. Гидроэнергия – низкоуглеродная, но локализованная по месту получения и наносящая существенный ущерб окружающей среде, – давала менее семи процентов. Атомная энергия, тоже низкоуглеродная, но, безусловно, сопряженная с определенными рисками, обеспечивает чуть больше четырех процентов.

 

Неистощимые источники природной энергии, которыми мы должны были бы пользоваться: Солнце, ветер, приливы и волны, тепло из глубин земной коры – так называемые возобновляемые ресурсы, – используются нами не больше чем на четыре процента. Но у нас остается менее десятилетия, чтобы перейти от потребления ископаемого топлива к чистой энергии. Мы уже повысили глобальную температуру на один градус по сравнению с доиндустриальной эпохой. Если мы хотим остановить повышение на уровне 1,5 градуса, существует лимит количества углерода, который можно еще выбросить в атмосферу. Это так называемый углеродный бюджет. Но при современном уровне выбросов мы исчерпаем этот лимит до конца ближайшего десятилетия.

 

Безответственное использование ископаемого топлива поставило перед нами величайшую задачу, требующую срочного решения. Если мы действительно с молниеносной скоростью совершим переход к возобновляемым источникам энергии, человечество всегда будет с благодарностью вспоминать наше поколение, поскольку мы действительно первые, кто полностью понял проблему, и последние, у кого есть шанс как-то с ней справиться. Путь к миру безуглеродной энергии будет ухабистым, и в ближайшие несколько десятилетий очень для нас непростым. Но многие работающие над этой проблемой считают, что она разрешима. В конце концов, мы, люди, изумительно способны решать проблемы. Мы уже прошли чрезвычайно трудный исторический путь, произвели громадные социальные изменения, и можем повторить это еще раз.

 

Первый барьер на пути прогресса уже в основном преодолен. Это практическая альтернатива. Энергетический сектор уже хорошо понимает, как получать энергию от Солнца, ветра, воды и природного тепла из глубин планеты. Но остаются нерешенные вопросы. Прежде всего – вопрос хранения. Аккумуляторные технологии пока еще недостаточно хорошо развиты. Возобновляемая энергия недостаточно хороша, чтобы полностью удовлетворять потребности транспорта, обогрева и охлаждения. В таких случаях мы должны придумать мосты – временные решения, которые помогут обойти остающиеся проблемы. Порой такие мосты придется использовать с «сожалением», как выразился Пол Хокен, автор проекта Drawdown. Вполне вероятно, что мы постараемся компенсировать возникающий дефицит атомными электростанциями, большим количеством гидроэлектростанций и продолжим использование природного газа, который, будучи ископаемым топливом, создает гораздо меньше углеродной эмиссии по сравнению с углем и нефтью.

 

Все это придется использовать с некоторым сожалением. Мы можем найти решение в биоэнергетике – использовать в качестве источника энергии продукцию сельского хозяйства, но и это придется делать с сожалением, поскольку для ее производства потребуются огромные площади земли. Вероятно, двигатели на водородных топливных элементах и на биотопливе, получаемом из растительных и водорослевых масел, присоединятся к электромобилям и станут неотъемлемой частью автомобильного, железнодорожного и морского транспорта. Большинство экспертов соглашаются в том, что наиболее сложной для решения будет проблема авиатранспорта. Гибридные, полностью электрические и водородные двигатели для самолетов разрабатываются, но до тех пор, пока они не войдут в массовое производство, авиакомпании планируют включать размер углеродного налога в стоимость авиабилетов. Мы должны приложить все усилия, чтобы эти временные меры оказались как можно менее продолжительными. При том минимальном количестве времени, которое у нас осталось до исчерпания лимита углеродного бюджета, любое продолжение использования ископаемого горючего неизбежно требует более резкого и повсеместного сокращения углеродной эмиссии.

 

Второй потенциальный барьер – экономичность, но он уже преодолевается. Пропорциональное увеличение использования энергии солнца и ветра уже сделало производство киловатта возобновляемой энергии дешевле использования угля, атомных и гидроэлектростанций и приближается к стоимости использования нефти и газа. Кроме того, силовые установки для получения возобновляемой энергии гораздо дешевле, чем прочие. По некоторым оценкам, за тридцать лет энергетический сектор с господством возобновляемых ресурсов может сэкономить на эксплуатационных расходах триллионы долларов. Многие комментаторы убеждены, что одно повышение экономической доступности будет способствовать быстрой замене ископаемых источников топлива возобновляемыми. Но есть третий барьер, который нельзя недооценивать.

 

Возможно, самым серьезным препятствием, с которым нам придется столкнуться, является абстрактная сила, именуемая «власть имущие». Изменения являются угрозой для тех, кто вложился в status quo. В настоящее время шесть из десяти крупнейших мировых компаний – нефтяные и газовые компании. Три из них принадлежат государствам, а две из оставшихся четырех имеют непосредственное отношение к транспорту. Но они далеко не единственные, кто полагается на ископаемое топливо. Почти все крупные компании и правительства для укрепления своей власти и расширения влияния опираются преимущественно на ископаемое топливо. Ископаемое топливо очень широко применяется в производственных процессах тяжелой промышленности для нагревания или охлаждения продукции. Большинство крупных банков и пенсионных фондов серьезно вкладываются в ископаемое топливо – в то самое, которое подвергает опасности будущее, для которого мы делаем накопления. Внесение изменений в такую укрепленную систему, как наша, потребует ряда тщательно продуманных шагов. Те, кто изучает проблему перехода от одних источников энергии к другим, полагают, что банки, пенсионные фонды и правительства начнут спешно избавляться от акций нефтяных и газовых компаний, чтобы избежать серьезных потерь. Политики станут призывать перекладывать сотни миллиардов долларов субсидий, которыми нынче пользуется топливный сектор, в продвижение производства возобновляемой энергии. Местные администрации уже начинают платить привлекательные деньги домохозяйствам, которые вырабатывают собственное электричество с излишком, и помогают сообществам в создании энергетических микросетей на возобновляемых ресурсах.

 

С нынешней позиции трудно разглядеть другие тенденции, которые могут оказаться очень существенными для процесса отказа от ископаемого топлива. Некоторые аналитики предсказывают, что появление автономных транспортных средств произведет революцию в транспортном секторе. Они полагают, что в течение ближайших лет жители городов начнут отказываться от владения личным автотранспортом и станут заказывать машины только в случае необходимости. Автомобили должны быть электрическими, сами заряжаться чистой энергией и даже обслуживаться непосредственно автопроизводителями, что стимулирует всю отрасль к повышению эффективности и надежности.

 

Широко признано, что наиболее эффективным стимулом для всех нас положить конец привязанности к ископаемому топливу станет высокая глобальная цена углеродной эмиссии – углеродный налог, который придется платить всем и каждому, ответственному за выбросы углекислого газа в атмосферу. Шведское правительство ввело такой налог еще в 1990-е годы, и это привело к заметному отказу от использования ископаемого горючего во многих секторах экономики. Стокгольмский Центр жизнеспособности и устойчивости к изменениям, основанный в 2007 году, полагает, что повышение цены, начиная от 50 долларов за тонну выброшенного в атмосферу углекислого газа, будет достаточно, чтобы стимулировать быстрый переход от грязных к чистым технологиям, подтолкнет к поиску эффективности в тех областях, которые до сих пор зависят от ископаемого топлива, и активизирует самые светлые головы на поиск новых технологий и способов снижения углеродной эмиссии. Здесь надо проявлять осмотрительность и думать о защите беднейших слоев населения, но исследования показывают, что все это совершенно достижимо. Короче говоря, углеродный налог должен кардинально ускорить наступление революции устойчивого развития, в которой мы все нуждаемся.

 

Как только новый, чистый, безуглеродный мир начнет становиться реальностью, люди по всему миру почувствуют выгоду от общества, использующего возобновляемые источники энергии. Жизнь станет намного тише. Вода и воздух – чище. Мы будем удивляться, почему мы так долго мирились с миллионами преждевременных смертей ежегодно от плохого качества воздуха. Бедные страны, в которых еще остаются леса и луговые пастбища, смогут продавать свои углеродные кредиты тем, кто еще сохранит зависимость от ископаемого горючего. Они смогут планировать собственное развитие с учетом жизни в мире возобновляемых источников энергии и низкого уровня эмиссии углерода. Возможно, когда-нибудь их умные, чистые города смогут стать лучшими из мест для жизни на Земле и будут привлекать к себе ярчайших звезд каждого поколения.
 

Это фантазия? Ничего подобного. По крайней мере три страны – Исландия, Албания и Парагвай – уже вырабатывают все необходимое электричество без использования ископаемого топлива. Еще восемь стран для получения электроэнергии используют менее десяти процентов угля, нефти и газа. Пять из этих восьми расположены в Африке и три – в Латинской Америке.

 

 

 

 

Энергетический переход и революция устойчивого развития предлагают быстро развивающимся странам уникальную возможность делать все совершенно иначе и одним прыжком обогнать многие страны западного мира. Пример государственного подхода к этой революции – Марокко. В начале века почти вся энергетика этой страны зависела от импорта нефти и газа. Сегодня она обеспечивает 40 процентов своих потребностей за счет сети энергетических установок, работающих на возобновляемых ресурсах, в том числе крупнейшей в мире солнечной фермы. Нам указан путь к многообещающему и относительно недорогому типу хранения солнечной энергии – технологии солевого раствора, при котором обычная соль сохраняет тепло на протяжении многих часов, что позволяет использовать энергию в ночные часы. Марокко, страна, расположенная на краю Сахары, при возможности прокладки силового электрического кабеля до Южной Европы, сможет когда-нибудь стать важнейшим экспортером солнечной энергии. Для страны, которая никогда не была одарена ископаемыми источниками топлива, это билет в процветающий мир.
 

История показывает, что при правильной мотивации глубокие изменения могут происходить за короткий промежуток времени. Есть признаки, что это уже происходит с ископаемым топливом. В глобальном масштабе мы прошли пик использования угля уже в 2013 году. Угледобывающая промышленность сейчас в кризисе. Инвесторы уходят из отрасли. Пик добычи нефти, по прогнозам, может быть достигнут через несколько лет, а падение цен, связываемое с пандемией коронавируса, может придвинуть его еще ближе. Тем не менее мы можем добиться чуда и к середине этого века войти в мир чистой энергии.

 

Надежду в этом смысле поддерживает еще один аспект – возможность того, что в качестве моста для спасения планеты на период перехода к чистой энергии мы будем активно захватывать часть углерода, который уже находится в атмосфере, и перемещать его в безопасные хранилища. Технология улавливания и хранения углерода (УХУ) чрезвычайно привлекательна для политиков и лидеров бизнеса, которым нужно время, чтобы постепенно сокращать потребление ископаемых источников топлива. Речь идет о фильтрах, улавливающих углекислый газ на электростанциях, работающих на природном топливе, башнях с вентиляторами, удаляющими СО2 непосредственно из воздуха, биоэнергетических электростанциях, извлекающих парниковые газы после переработки сельскохозяйственных культур, и устройствах, закачивающих углекислый газ в подземные хранилища. Геоинженеры предлагают и более радикальные способы, в том числе использование бактерий и водорослей, обогащение океана железом, закачивание CO2 на дно океана и блокирование солнечного света распылением искусственных облаков в верхних слоях атмосферы. Некоторые идеи имеют пока лишь теоретические значения, другие могут быть использованы, но в целом пока еще очень плохо понимаются, и существует риск от непредвиденных негативных последствий.

 

Тем из нас, кто озабочен не только изменением климата, но и сокращением биоразнообразия, ясно, что существует гораздо более эффективный способ улавливания углекислого газа: восстановление природы, возрождение огромных пространств, свободных от человеческой деятельности, приведет к массивному поглощению углерода из атмосферы. Реализуемое параллельно с глобальным сокращением эмиссии, это экологическое решение, в основе которого использование самой природы, даст неоспоримую взаимную выгоду: и захват углерода, и увеличение биоразнообразия в одном флаконе. Исследования во многих средах обитания показывают, что чем выше биоразнообразие экосистемы, тем лучше она улавливает и хранит углерод.

 

Природный захват углерода – то, во что должны вкладываться правительства, бизнес и инвестиционные менеджеры. Все наши активы следует направлять на глобальное финансирование и международную поддержку движения за возрождение природы. Это самым решительным образом изменит все среды обитания на Земле, остановит и изменение климата, и шестое массовое вымирание видов. Ближайшая выгода может стать заметной уже через несколько лет, и наиболее впечатляюще это проявится в самых диких уголках природы.