Что такое низкоуглеводная экономика

Водород: эпоха возрождения?

Климатические амбиции крупнейших экономик мира на пути к низкоуглеродной энергетике заставили их снова обратиться в сторону самого легкого и самого распространенного элемента на земле — водорода. По мнению международных экспертов, водород, который имеет двухсотлетнюю историю использования, именно по причине экологической чистоты наконец имеет шансы на успех.

«Хотя за последние 50 лет водород пережил несколько волн интереса, ни одна из них не привела к устойчивому росту инвестиций и более широкому внедрению в энергетических системах. Тем не менее, недавний акцент на декарбонизацию и расширение масштабов и ускоренный рост низкоуглеродных технологий, таких как возобновляемые источники энергии, вызвал новую волну интереса к свойствам и расширению цепочки поставок водорода», — пишет в своем обзоре Goldman Sachs (GS).

Водород содержит в 2,5 раза больше энергии на единицу массы по сравнению с природным газом и бензином, но его очень низкий вес подразумевает гораздо более низкую плотность энергии на единицу объема в его газообразной форме в условиях окружающей среды.

«Водород обладает рядом ценных свойств, два из которых делают его уникальным в эпоху изменения климата:

— отмечают эксперты GS.

Зеленый, серый, бурый и голубой водород

В настоящее время производится около 70 млн тонн водорода, но лишь менее 2% производится экологически чистым способом — путем электролиза воды, когда вода разлагается на свои составляющие — водород и кислород — после подачи электрического тока. Если электроэнергия производится с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ) — это «зеленый» водород, что является конечной целью экологически ответственных стран.

Однако, как водится, это наиболее дорогостоящий способ, и сейчас водород производится в основном из ископаемых источников энергии, в частности, из природного газа путем его риформинга — это «серый» водород (75%), поскольку нежелательным продуктом является СО2.

Остальной объем водорода производится путем газификации угля и называется «бурым» водородом.

По данным Международного энергетического агентства (МЭА), около 6% мирового производства газа и 2% угля используется для производства водорода, что приводит к существенным выбросам парниковых газов.

Аналитики Wood Mackenzie подсчитали, что в 2017 году на мировое производство водорода приходилось больше ежегодных выбросов CO2 и других парниковых газов, чем на всю Германию и мировую судоходную отрасль — 830 млн т в год.

На пути к «зеленому» водороду выделяется понятие «голубого» водорода: если при производстве «серого» или «бурого» будут улавливаться парниковые газы за счет систем CCS (carbon capture systems).

Где используется водород

С 1975 года спрос на водород увеличился более чем в три раза — с 18 до чуть более 70 млн т в год, из них около половины — 38 млн т — потребляется в нефтепереработке, около 32 млн т — в химической промышленности для производства аммиака, еще 4 млн т потребляют другие отрасли, в частности, при производстве метанола и стали, подсчитало МЭА.

Эксперты отмечают, что водород может «обезуглеродить» ряд секторов, где это представлялось сложным осуществить, включая перевозки на дальние расстояния, химическую промышленность, а также производство чугуна и стали.

Как пишет GS, ключевые характеристики водорода (малый вес и высокая энергия на единицу массы, короткое время дозаправки, нулевые прямые выбросы при использовании возобновляемых источников энергии) делают его привлекательным кандидатом в качестве транспортного топлива.

На сегодняшний день сжатый водород используется для автомобильного транспорта (включая легковые автомобили, а также автобусы, грузовики и поезда), при этом на легковые автомобили приходится подавляющее большинство используемых электромобилей на топливных элементах. Япония, США, ЕС и Южная Корея лидируют по уровню парка FCEV, но многие другие страны недавно также установили цели по внедрению водорода в транспортном секторе.

«Конкурентоспособность автомобилей на водородных топливных элементах зависит от стоимости топливных элементов и заправочных станций, в то время как для грузовых автомобилей приоритетной задачей является снижение стоимости доставки водорода»,

Количество FCEV в мире почти удвоилось до 25210 единиц в конце 2019 года, при этом было продано 12350 новых автомобилей — почти вдвое больше, чем в 2018 году. По состоянию на конец 2019 года во всем мире работало 470 водородных заправочных станций, что на 20% больше, чем в 2018 году.

Железнодорожная отрасль уже является лидером в европейском энергетическом переходе, генерируя только 0,1% общих выбросов парниковых газов, однако водородные поезда помогут дополнительно снизить выбросы и уровень шума. Первые коммерческие поезда были представлены в 2016 году компанией Alstom, а в 2018 году они введены в эксплуатацию в Германии. Хотя они все еще находятся на ранней стадии разработки и, по данным Alstom, их первоначальные затраты на 25% выше, экологический, технический и экономический профиль делает водородные поезда привлекательными для замены парка с дизельными двигателями, считают эксперты GS.

При использовании для бытового и промышленного отопления водород можно добавлять в существующие газопроводы с наибольшим потенциалом использования в многоквартирных и коммерческих зданиях, особенно в густонаселенных городах, в то время как более долгосрочные перспективы могут включать прямое использование водорода в водородных котлах или топливных элементах.

Добавление до 20% водорода в газораспределительную сеть требует минимальных или потенциально нулевых модификаций сетевой инфраструктуры или бытовых приборов конечного пользователя, отмечает МЭА.

Проект GRHYD во Франции, который начал подмешивать 6% водорода в сеть природного газа в 2018 году, уже достиг 20% в объемном выражении в 2019 году, демонстрируя техническую осуществимость этого подхода.

Закачка водорода в магистральные газопроводы является более сложной задачей из-за несовместимости материалов при высоких давлениях и более низкого допуска по концентрации водорода в смеси, которую могут принять промышленные пользователи. Однако в рамках некоторых пилотных экспериментов изучается возможность впрыска водорода в такие газопроводы, а проект, разработанный Snam в Италии, уже продемонстрировал возможность подмешивания водорода в объеме до 10%.

На промышленных предприятиях по переработке нефти, производству аммиака, метанола и стали «зеленый» или «голубой» водород может использоваться в качестве топлива (обеспечивая высокотемпературное тепло, требуемое на промышленных предприятиях) или как сырье, помогая сделать соответствующие производства экологически чистыми. Одним из ключевых промышленных применений чистого водорода, которое в последнее время привлекло внимание промышленности, является производство углеродистой стали с нулевым содержанием углерода. В настоящее время осуществляется ряд проектов по развитию этих процессов и продвижению к коммерциализации.

В производстве электроэнергии водород является одним из ведущих вариантов хранения возобновляемой энергии, а водород и аммиак можно использовать в газовых турбинах для повышения гибкости энергосистемы.

Аммиак можно также использовать на угольных электростанциях для сокращения выбросов.

Сколько стоит водородная экономика

Основной статьей затрат при производстве «серого» водорода является стоимость сырья — от 45% до 75% себестоимости, считает МЭА.

При этом, если добавить в схему использование уловителей СО2, затраты вырастают примерно на 50%:

Конечно же, доля сырья в себестоимости для стран, импортирующих газ, выше, чем в странах-производителях.

Согласно отраслевым исследованиям, использование технологий улавливания выбросов при производстве водорода может снизить их на 90%. В настоящее время по всему миру работает 20 крупных объектов CCS (в основном в США, Канаде и Норвегии) ​​с общей мощностью, превышающей 35 млн тонн в год.

Наиболее широко применяемой и зрелой технологией является щелочной электролиз, характеризующийся относительно низкими капитальными затратами на электролизер (менее дорогие, поскольку обычно используется меньше драгоценных металлов по сравнению с другими технологиями электролиза, и с относительно высокой эффективностью, обычно варьирующейся от 55% до 70%).

Эксперты полагают, что «голубой» водород, вероятно, будет в ближайшей и среднесрочной перспективе основным проводником низкоуглеродной энергетики, пока «зеленый» водород не достигнет паритета затрат.

Аналитики МЭА отмечают, что в связи со снижением затрат на возобновляемую электроэнергию, в частности, солнечную энергию и энергию ветра, интерес к электролитическому водороду растет, и в последние годы было реализовано несколько демонстрационных проектов.

Если бы весь водород производился бы сейчас путем электролиза, это привело бы к потребности в электроэнергии в 3600 ТВт*ч, что превышает годовую выработку электроэнергии в Европейском Союзе, подсчитали аналитики агентства.

При снижении затрат на солнечную и ветровую генерацию строительство электролизеров в местах с отличными условиями для возобновляемых ресурсов может стать недорогим вариантом поставки водорода даже с учетом затрат на передачу и распределение при транспортировке водорода из удаленных мест, где используются возобновляемые источники энергии.

Согласно исследованию Wood Mackenzie, к 2040 году затраты на экологически чистый водород упадут на 64%. Так, считают эксперты, с учетом заявленных за последние десять месяцев проектов по «зеленому» водороду, объемы будут достаточно большими и достаточно стабильными, чтобы можно было масштабировать зарождающийся рынок.

«В среднем, к 2040 году затраты на производство зеленого водорода будут равны затратам на водород, вырабатываемый из ископаемого топлива. В некоторых странах, таких как Германия, это произойдет к 2030 году.

Учитывая масштаб, который мы наблюдали до сих пор, 2020-е годы, вероятно, станут десятилетием водорода»,

— отмечают аналитики WoodMac.

В то же время росту конкурентоспособности «зеленого» водорода будет способствовать и рост цен на ископаемые виды топлива. В то время как в 2020 году «серый» водород является самым дешевым водородом, за исключением Китая, Wood Mackenzie ожидает, что к 2040 году затраты на него вырастут на 82%, в основном, из-за роста цен на газ. В Саудовской Аравии и США «серый» водород по-прежнему будет самым дешевым водородом до 2040 года, считают они.

Стоимость «голубого» водорода к 2040 году вырастет, по мнению WoodMac, на 59%. «Успех „голубого“ водорода связан с успехом технологии CCS, которая страдает от высоких затрат и отмены проектов. Как и в случае с „серым“ водородом, прогнозируемый профиль затрат в значительной степени определяется ценами на природный газ», — считают они.

Решение за политиками

«Даже с учетом множества проблем, которые ждут зарождающийся рынок экологически чистого водорода, мы твердо уверены, что в ближайшее время возникнет какая-то форма низкоуглеродной водородной экономики. Учитывая степень четкой политики, корпоративной и социальной поддержки, которая процветала в 2020 году, зеленый водород будет успешно масштабироваться и обеспечивать значительное снижение производственных затрат», — уверены в WoodMac.

«В 2019 году водородные технологии продолжали развиваться, что вызвало большой интерес у политиков. Это был рекордный год для ввода в эксплуатацию электролизных мощностей, и на ближайшие годы было сделано несколько важных заявлений», — полагают аналитики МЭА.

В 2020 году производство низкоуглеродного водорода, как ожидается, составит около 0,46 млн т, уже анонсированы проекты, которые позволят к 2023 году производить 1,45 млн т, а к 2030 году стоит задачу увеличить производство до 7,92 млн т в год, отмечают в агентстве.

Европейский Союз летом текущего года заявил о намерении отказаться от использования ископаемых источников топлив к 2050 году и использовать декарбонизированные газы.

Европа является крупнейшим потребителем российских нефти и газа — основных источников пополнения российского бюджета.

Значит, России придется искать новые пути к своему традиционному партнеру.

«Газпром» уже пытается застолбить для себя нишу в производстве водорода, принимая участие в общественных дискуссиях, проведенных Европейской комиссией по проекту водородной стратегии. «Те предложения, которые мы высказали, — применение пиролиза метана для производства низкоуглеводного водорода — также включены в уже опубликованную стратегию ЕС. И водород, произведенный из природного газа, обладает как экономическими, так и экологическими преимуществами. То есть он может быть произведен без выбросов СО2», — сказал начальник отдела департамента 623 «Газпрома» Константин Романов.

По его словам, сейчас из природного газа в Европе производится более 8 млн тонн водорода в год, и на это используется более 30 млрд кубометров газа. Тогда как по планам ЕС предполагается производить лишь 1 млн тонн водорода с использованием электролиза воды.

«Мы ведем с европейскими партнерами дискуссии, переговоры о реализации пилотных водородных проектов в Европе, в том числе стратегия позволяет использовать и грантовую систему, механизмы грантов Еврокомиссии для развития пиролиза. Мы считаем, что природный газ по-прежнему останется важным источником для водорода и в целом для ЕС», — заключил Романов.

Светлана Кристалинская

Источник

Чистое развитие

С учетом того, что основные антропогенные выбросы ПГ образуются в результате сжигания топлива (около 70% по оценке МГЭИК ), то и меры по снижению выбросов укрупненно можно свести к следующим:

1. Декарбонизация: переход на использование топлива с меньшими объемами выбросов, включая альтернативные ВИЭ (такие как солнечная энергия, ветровая энергия и др.) и топливо (например водород).

2. Повышение энергоэффективности и снижение энергоемкости процессов производства продукции и потребления топлива и ЖКУ (т.е. снижение удельного расхода топлива).

3. Внедрение технологий улавливания, хранения, утилизации, удаления ПГ, а также коммерциализация CO2.

4. Поддержка/стимулирование потребления продукции с низким «углеродным следом».

Все эти способы создают вызовы для России в виде потенциального сокращения спроса на российские топливные ресурсы (главным образом уголь и нефть), а также на промышленную энергоемкую продукцию (продукция металлургии, химической и целлюлозной промышленности). Кроме того, «углеродный след» учитывает объем выбросов ПГ в результате транспортировки продукции до точки потребления.

В частности, ЕС объявил о возможности введения углеродного налога (сбора) на импортируемую продукцию (механизмы сбора и перечень продукции в проработке). Китай с 2026 года начнет постепенно сокращать объемы потребления угля, вклад которого в энергобаланс страны в 2019 году составил 58% (по данным BP).

Ближайшие шаги

Россия является крупнейшим экспортером топливного сырья и промышленной продукции. ТЭК обеспечивает порядка 25% ВВП и более 50% экспорта. Поэтому, определяя свою климатическую цель, Россия обозначила важность устойчивого развития страны и сбалансированного развития экономики. Важно обеспечить плавный переход к низкоуглеродной экономике.

Закон «Об ограничении выбросов парниковых газов», о котором говорил председатель правительства Михаил Мишустин в своем выступлении в Государственной Думе, станет основополагающим в части определения рамок углеродного регулирования в России. Он вводит систему учета ПГ, систему обязательной отчетности для регулируемых организаций, понятие «климатический проект» и «углеродные единицы». В ближайшее время будут выпущены документы о требованиях к отчетности, порядку отчетности, критериям регулируемых организаций. Стоит отметить, что специальный режим углеродного регулирования в форме квотирования будет пилотироваться в Сахалинской области.

Кроме того, разрабатываются меры финансовой поддержки бизнеса. Речь идет как о возможных налоговых льготах для тех, кто реализует климатические проекты, так и о «зеленом» финансировании для целей привлечения внебюджетных источников.

Ключевым опасением бизнеса на текущем этапе остается вопрос гармонизации и взаимного признания систем углеродного регулирования со странами-импортерами российской продукции.

Источник

«Зеленый» переход: с чего Россия начнет декарбонизацию экономики

Правительство России начинает подготовку к низкоуглеродному будущему и изучает варианты адаптации экономики к глобальному энергопереходу. Совещание с вице-премьерами на эту тему провел глава правительства Михаил Мишустин.

Рабочим группам с участием представителей различных министерств к декабрю этого года нужно проанализировать, какие отрасли и в какой степени должны быть охвачены декарбонизацией, а также подготовить прогноз по энергопереходу до 2050 года и обозначить конкретные цели до 2030 года. Решено, что деятельность рабочих групп по этому вопросу будет курировать первый вице-премьер Андрей Белоусов.

Задача стоит комплексная. Проблем много — это и международные соглашения о «двойном» углеродном налоге, и стандарты раскрытия и взаимного признания информации, и стандартизация международных подходов к учету факторов, определяющих нормативы декарбонизации. Сегодня наша страна в индексе эффективности энергетического перехода Всемирного экономического форума 2021 года не на лидирующих позициях.

Теория зеленой экономики, базирующаяся на постулатах о том, что невозможно бесконечно удовлетворять растущие потребности в условиях ограниченности ресурсов, сформировалась в конце прошлого века. Наиболее осязаемым проявлением этих подходов стал объявленный многими странами переход к низкоуглеродной — или декарбонизированной — экономике. Он предполагает внедрение технологий, позволяющих производить товары с минимальным выбросом парниковых газов, налаживание утилизации и переработки отходов, а также «зеленую» эксплуатацию зданий и сооружений.

Экономическими инструментами для перехода к низкоуглеродной экономике должны стать торговля эмиссионными квотами, углеродные налоги, государственные закупки экологичной продукции и инвестиции в экологическую инфраструктуру.

В 2019 году Еврокомиссия представила «Европейское зеленое соглашение» — документ, направленный на превращение Европы к 2050 году в первый климатически нейтральный континент с полным прекращением выбросов парниковых газов. К 2023 году ЕС планирует ввести углеродный налог на импорт продукции из тех стран, где превышены выбросы парниковых газов.

В первую очередь это скажется на российских поставках черных металлов, угля, газа и нефтепродуктов, алюминия, цемента, удобрений и продуктов нефтехимии в Европу. Второй по значимости для России экспортный рынок — Китай — в начале 2020 года объявил о целях достижения углеродной нейтральности к 2060 году и запустил торговлю квотами на выбросы.

Сейчас более половины российского экспорта приходится на топливно-энергетические товары. Потенциальные потери российского бизнеса от мирового перехода к низкоуглеродной экономике, по самым консервативным сценариям, оцениваются в десятки миллиардов долларов. Россия в 2019 году присоединилась к многостороннему Парижскому соглашению по климату и взяла на себя обязательство сократить объем парниковых выбросов к 2030 году на 25–30% от уровня 1990 года. При этом была сделана важная оговорка — с учетом максимально возможной поглощающей способности лесов.

В этом году подготовлен проект «Стратегии долгосрочного развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года». Базовый сценарий стратегии направлен на то, чтобы к 2030 году сократить углеродные выбросы до объема 67% от уровня 1990 года, а к 2050-му выйти на 64%.

Известно, что Россия — экологический «донор» планеты. Мы больше поглощаем, чем выбрасываем. Это важное конкурентное преимущество. Главное — не потерять его, научиться правильно считать и эффективно использовать. Эту норму также нельзя расценивать как возможность не снижать объем выбросов и уповать на то, что наши леса все поглотят. Пока, к сожалению, их площадь сокращается из-за частых пожаров в Сибири и на Дальнем Востоке.

Есть надежда, что уже в этом году получится запустить систему «зеленого» финансирования. У бизнеса появится возможность привлекать более дешевые деньги на модернизацию своих производств. Необходимо увеличить долю возобновляемых источников в балансе потребления электроэнергии. Сегодня она составляет около 1%, тогда как цель — 10% к 2040 году. Нужно будет развивать «чистую» генерацию — ГЭС и АЭС, модернизировать ТЭЦ (их доля в энергетике России — около 60%), многие из которых работают на угле.

Необходимо не только сокращать потребление углеводородов и экологически грязной электроэнергии, но и снижать углеродоемкость продукции — цемента, металла, нефтехимии, удобрений.

Государству, регионам и компаниям придется внедрять принципы экологического, социального и корпоративного (ESG) управления. Это тоже непросто и встречает сопротивление. Так, Sual Partners выступает против преобразования UC Rusal в Al+, хотя предполагалось, что это будет один из этапов трансформации компании для экспорта продукции с низким углеродным следом.

Например, богатая Сахалинская область может позволить себе поставить цель достичь углеродной нейтральности к 2025 году, а остальные регионы Дальнего Востока — вряд ли. Вслед за Сахалином к торговле квотами на выбросы углерода готовы приступить Нижегородская и Калининградская области. И пока это всё. Большие проблемы прогнозируются и в ныне относительно благополучных угольных регионах — таких как Кузбасс и Хакасия. Серьезным вызовом является и ситуация в сельском хозяйстве — для органического потребления без использования химикатов нужно на 35% больше земли, чем при обычном аграрном производстве.

Главное при реализации программы — не подорвать конкурентоспособность экономики и не потерять, а укрепить позиции российских компаний на мировых рынках.

Источник

Каким может быть безуглеродный мир будущего?

Давайте взглянем правде в глаза: если мы собираемся спасти эту планету от нас самих, нам придется разработать более чистые технологии. И вот каким будет будущее, когда мы перейдем к высокотехнологичному миру с низким содержанием углерода во всем подряд. Наш мир, впрочем, постепенно и размеренно переходит к низкоуглеродной экономике. И дело не только в изменениях климата. Среди других причин рост затрат энергии, рост мирового населения, быстрый рост проблем безопасности и расширение глобальной экономической активности.

Заглядывая в будущее, трудно сказать с определенной уверенностью, какой будет низкоуглеродная, или «зеленая экономика», когда мы до нее доберемся, но мы можем быть уверены, что переход к ней от нашей текущей, нестабильной, зависимой от углерода экономики будет очень массивным. Возможно, мы никогда не поборем выбросы углерода, но будем стремиться к достижению углеродной нейтральности. Правда, поскольку наши привычки потребления вряд ли изменятся, необходимы значительные инвестиции и технологическая изобретательность.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.

Футуролог Рамез Наам так объяснил это ресурсу Gizmodo: «Говоря об энергии, еде, транспорте, домах и подобном: очень малая часть нашего прогресса будет идти через добровольное желание потреблять меньше. Люди отчаянно этому сопротивляются. Если мы хотим преуспеть, нам нужно предоставить больше чистых, не загрязняющих окружающую среду, безопасных для климата вариантов этого всего».

Современный пример

К счастью, достижение низкоуглеродного состояния мира не выходит за рамки наших возможностей. Как рассказала футуролог Мадлен Эшби, у нас уже есть реальный пример: Исландия.

Исландская IDDP-1, первая в мире геотермальная система, работающая на магме

Эта крошечная северная нация уже генерирует 85% собственной энергии устойчивым, хотя и не полностью, углеродно-нейтральным способом. Больше 65% исландской энергии поступает из геотермальных источников, большинство которых обеспечивают страну теплом и электричеством.

Эшби говорит, что большинство других источников энергии в Исландии полагаются на гидроэлектростанции. Гидроэлектричество составляет 72% от общей выработки электроэнергии в Исландии, поэтому она даже может немного продавать — то есть нашла способ превратить зеленую энергию в прибыльную и жизнеспособную отрасль.

В Исландии по сути есть лишь четыре отрасли: рыбалка, пастушество, энергетика и туризм. Эшби отмечает, что с населением в 330 000 человек и с ограниченным пространством для развития, «они должны были стать лучшими во всех этих вещах».

В розничном контексте это значит, что их вещи стоят своих денег. «В Исландии дорого, — говорит Эшби. — Свитера из овечьей шерсти ручной работы по 250 долларов. Чаша тушеной рыбы — 40 долларов. Пинта местного пива — 14 долларов. Шот местного джина? 7 долларов. Бензин? Бензин стоит столько, сколько должен стоить бензин — в мире, пристрастившемся к нефти, исландцы выставляют на бензин кокаиновые цены».

Эшби говорит, что дешево там стоит лишь дешевый китайский импорт — как раз того типа, который оборачивается абсурдными количествами углерода в процессе производства и перевозки — и «безделушки для туристов». Местное производство тоже присутствует, но исландцы живут как белые люди — а потные работники из Бангладеша нет — поэтому цены отражают прожиточный минимум. И люди платят. Поскольку в стабильной экономике вы платите людям ровно то, чего они хотят, чтобы они могли содержать свою семью, говорит Эшби.

Самораспределяющиеся ресурсы

Другой известный пример реального мира — то, что писатель-фантаст и футуролог Карл Шредер называет самораспределяющимися ресурсами; это течение становится сильнее с развитием «Интернета вещей» и блокчейновых технологий вроде Etherium.

Bixi Bike Share в Торонто: чем больше такого, тем меньше углерода в атмосфере

Шредер указывает на Uber в качестве примера. Хотя мы привыкли считать Uber компанией, он говорит, что это скорее посредник между людьми и ресурсом малого пользования: автомобилями. «Нет ничего, что помешало бы подключенным [к Интернету вещей] автомобилям и потенциальным водителям договориться между собой, без посредника — и это касается всех других ресурсов».

Другой пример — смиренная бытовая дрель — инструмент, которым мы в среднем пользуемся несколько минут в течение всей своей жизни. Шредер считает, что «инструментные кооперативы» могут стать потенциальным ответом на недоиспользование этих замечательных вещей, но на этом все не остановится.

«Представьте подключенную дрель, — говорит Шредер. — Если она лежит без дела, она может предложить свои услуги доверенным соседям — с разрешения владельца — и доставить себя вместе с дроном в руки тех, кто в ней нуждается, за считанные минуты. В результате у нас будет меньше дрелей, но больше проделанных с ними работ».

Сила такого подхода не станет очевидной, пока мы не начнем перечислять все излишества вокруг себя. В то же время совсем не обязательно предпринимать суперобщинный подход или отказываться от собственности наших вещей. Поделиться не значит отказаться.

Заглядывая в будущее, он думает, что нам не придется иметь в собственности так много вещей, «но эффекты будут теми же, как если бы мы ими владели; и наши стремления поделиться будут личными, из рук в руки и совершенно добровольными — и куда менее углеродсодержащими».

Думаю, в этой статье вы найдете много производных от углерода слов, с которыми раньше дела не имели.

В поиске низкоуглеродной энергии

Делиться ресурсами и жить припеваючи — это, конечно, хорошо и весело, но чтобы избавить наш мир от зависимости от углерода, нужно также найти лучший способ получать энергию.

Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.

«Сегодня электричество в подавляющем большинстве производится из ископаемого топлива, — говорит Рамез Наам. — Если мы хотим побороть изменения климата, придется изменить и это».

600-мегаваттная ветряная ферма Fântânele-Cogealac в Румынии

Ветер (с точки зрения энергии) уже стоит меньше природного газа в большинстве стран (в которых дует ветер) и продолжает падать в цене. Солнце дороже, но падает в цене еще быстрее и в конечном итоге будет стоить в два-три раза меньше ископаемого топлива с точки зрения электроэнергии. Ключом к развитию обоих является хранение энергии. С дешевым хранением, мы могли бы хранить энергию солнца и ветра до тех пор, пока не стемнеет и ветер не уляжется. И цены на хранение энергии тоже быстро снижаются.

Другой вопрос, когда дело доходит до энергии, это как все отразится на общей экономике и как отдельные предприятия и домовладельцы адаптируются к меняющемуся технологическому ландшафту.

По словам Патрика Ханна, консультанта Enshift Power и IGES Canada Ltd., в ближайшее время внимание будет сосредоточено на КПД (efficiency), поскольку на сегодняшний день это наиболее эффективная по затратам стратегия для внедрения. «С этой позиции, пока мы переходим к микро- или общественным подходам к генерации и хранения энергии, мы будем предпринимать необходимые шаги для контроля потраченных впустую ресурсов», — объясняет он.

Остается вопрос, будем ли мы двигаться в сторону массивных централизованных станций, либо перейдем к бессеточной энергетической модели. «Интригующей частью для меня является то, будет ли будущее возобновляемой энергии зависеть от наших крупномасштабных проектов и полагаться на текущую инфраструктуру сети или же мы выберем микросетевой подход, — говорит Ханна. — В случае последнего мы получим солнечное общество, которое будет добывать и хранить собственную энергию и не будет питаться от сети, ну или полностью автономную генерацию и хранение».

Ханна говорит, что это будет решаться, пока промышленность, правительства и потребители будут драться за энергетическое господство. В конце концов, в этой отрасли будет сделано — и потеряно — много денег в зависимости от выбранного направления. Поставщики энергии будут сопротивляться. Солнечные компании могут стать сами себе господами, либо заключить партнерство с местными общинами.

Светлое (буквально) будущее

Наам и Ханна оба переживают, что солнечная энергия будет играть огромную роль по мере перехода к низкоуглеродной экономике. Эта тенденция прекрасно реализуется, и по всему миру предпринимаются гигантские инициативы. Все это мощно указывает в направлении того, какой будет энергия будущего.

Солнечные фермы на окраине Дуньхуана в северо-западной китайской провинции Ганьсу

Взять первую крупномасштабную электростанцию Китая, которая в настоящее время строится в пустыне Гоби. Эта солнечная ферма растянулась на много миль, ее можно увидеть из космоса, и она в три раза больше той, что была три года назад. NASA объясняет, что это означает с точки зрения добавленной мощности:

«По сообщениям China Daily, установленные солнечные мощности в провинции Ганьсу в 2014 году достигли 5,2 гигаватт. Clean Technica сообщила, что Национальная администрация энергии Китая поставила цель увеличить мощности провинции на дополнительные 0,5 гигаватта в 2015.

По всей стране общая мощность установок в 2014 году составила 28,05 гигаватта, согласно PV Magazine. Из них больше 10 гигаватт были недавно добавлены к мощности в 2014 году, что привело к 200-процентному увеличению киловатт-часов электричества, произведенного с помощью солнечных ферм по сравнению с предыдущим годом.

Китай прибавил больше 5 гигаватт новой мощности в первом квартале 2015 года. Это происходит в рамках огромного плана страны по уходу от угля в сторону возобновляемых и более надежных источников энергии».

Подобные вещи происходят и в США, включая Topaz Plant с 9 миллионами панелей, площадью 9,5 квадратных миль (чуть больше 15 кв. км) и мощностью свыше 500 мегаватт, а также 579-мегаваттный проект Solar Star. Станции вроде таких будут использоваться так же, как опреснительные заводы по производству обильного количества питьевой воды.

Собственно, Topaz Plant

Говоря о середине 21 века, можно допустить, что мы будем добывать солнечную энергию прямо в космосе. Перспективы космических солнечных батарей наметили еще в 1960-х годах; некоторые эксперты считают, что они обладают потенциалом решить все наши энергетические нужды.

Возглавляет это движение Япония со своей системой SBSP. Ее космическое агентство JAXA надеется получить полностью работоспособную систему до 2030 года. Оказавшись на месте, система будет работать на стационарной орбите в 39 000 километрах над экватором, собирая солнечный свет. Затем она будет отправлять энергию на Землю, используя лазерные лучи, с эффективностью конвертации солнечной энергии в лазерную примерно в 42%. Каждый добывающий энергию спутник будет посылать энергию на трехкилометровую в диаметре принимающую станцию, способную вырабатывать гигаватт электричества — достаточно, чтобы дать энергию полумиллиону домов.

Концепция космической солнечной батареи

От малого к большему

Не все согласны с тем, что за солнечной энергией будущее. Эксперт по нанотехнологиями Дж. Сторрс Холл скептично смотрит на то, что ветряные или солнечные фермы когда-нибудь будут покрывать существенный процент энергии, в которой мы нуждаемся, утверждая, что обе технологии противоречат исторической тенденции, которая снижает, а не увеличивает следы производства.

Вместо этого он указывает на нанотехнологии, которые описывает как «расширение биотехнологий за счет других средств».

«Вероятнее всего, что у нас появятся настольные, если не карманные, синтезаторы, которые заменят большую часть централизованного фабричного производства и транспортной системы, которые мы имеем сейчас», — говорит Холл. Он говорит о молекулярных ассемблерах, мини-фабриках — святом Граале технологий.

Настольный молекулярный ассемблер глазами художника

«Это будет похоже на то, как персональные компьютеры заменили централизованные мэйнфреймы компьютерных центров за последние десятилетия, — говорит Холл. — Единственное, о чем стоит переживать, так это о том, что персональные синтезаторы будут извлекать слишком много углерода из воздуха».

Холл говорит, что с нанотехнологиями мы сможем заполучить совершенно безуглеродную топливную систему. К примеру, мы могли бы получить возможность обрабатывать аммиак в качестве топлива, по сравнению с не таким уж простым в использовании водородом. Как только такой топливный наноэлемент удастся сделать, он будет производить водяной пар и азот. Такая разработка настолько уменьшит выбросы углекислого газа, которые происходят при транспортировке, что снизит выбросы всех парниковых газов на 14%.

«Чтобы осознать, почему так, достаточно вспомнить, что в ядерном топливе в миллион раз больше энергии, чем в химическом, — говорит он. — В миллион раз меньше добычи ресурсов, в миллион раз меньше обработки и транспортировки, в миллион раз меньше пепла. За ту же произведенную энергию реактор будет требовать меньше топлива, чем ветряная мельница — масла для смазки, что может быть более подходящим?».

Холл говорит, что наши ядерные технологии по-прежнему находятся в зачаточном состоянии, что можно сравнить с ламповыми компьютерами.

Все самые свежие новости из мира высоких технологий вы также можете найти в Google News.

«Примените нанотехнологии к различным технологическим проблемам, и вы получите исключительно чистую и очень дешевую энергетическую базу, — говорит он. — Добавьте производственные возможности нанотехнологий, и вы получите революцию в каждом физическом экономическом секторе, сравнимую с той, что мы видели в мире информационных технологий. Это означает персональные синтезаторы, летающие автомобили, коммерческие путешествия в космос и персональное бессмертие. Если захотите».

Как изменится выращивание пищи

После производства электроэнергии и тепла (25% от глобальных выбросов парниковых газов) идет сельское хозяйство, которое отрезает следующий по величине кусок пирога — 24%.

По словам Рамеза Наама, «производство еды, чтобы поесть, это самое разрушительное действие по отношению к окружающей среде, которое осуществляют люди». Это действие затмевает изменения климата с точки зрения ущерба, который наносит нашей планете. По мнению Наама, 85% обезлесения происходит по вине сельского хозяйства, а перелов в океане приводит к коллапсу для практически каждого вида рыбы, которую мы едим, уничтожает коралловые рифы и жилье, которое они предоставляют.

Единственный способ двигаться дальше — интенсификация сельского хозяйства. «Это означает больше пищи на том же или на меньшем клочке земли, — говорит Наам. — Мы можем это сделать». Но чтобы до этого дойти, нам придется генетически усовершенствовать культуры.

«Правильная генетика может позволить культурам обходиться меньшим количество пестицидов (или вообще от них отказаться), эффективнее расходовать воду, удобрять себя азотом из атмосферы, использовать эффективный фотосинтез для включения большего количества солнечного света в пищу и многое другое. Это огромное дело для каждой страны, но еще более огромное для развивающихся стран, где урожай на квадратный акр намного ниже, поскольку у них нет тракторов, искусственных удобрений или систем ирригации. Поэтому я считаю, что ГМО нам очень пригодится, особенно в беднейших районах мира».

AeroFarms строит крупнейшую в мире вертикальную ферму в Ньюарке, штат Нью-Джерси

Другое потенциальное решение приходит в виде сельского хозяйства с контролируемой средой и связанной с этим практикой вертикального сельского хозяйства. Оно не идеально, но может решить множество проблем, связанных с традиционными способами ведения сельского хозяйства. Президент IGES Canada Ltd., Мишель Аларкон объяснил ресурсу io9, что сельское хозяйство с контролируемой средой имеет ряд серьезных преимуществ:

«По сравнению с обычными фермами (в зависимости от точной конфигурации и используемых технологий), они в 100 раз эффективнее с точки зрения использования пространства, на 70-90% менее зависимы от воды и оставляют меньше углекислого газа. Пища выращивается без использования пестицидов, богата питательными веществами и свободна от химических загрязнений. И поскольку их можно строить буквально повсюду, такие фермы могут обеспечить общество пищей, которая у них нормально не растет».

Патрик Ханна, работающий с Аларконом, считает, что в определенный момент нам понадобится более прочная связь с нашими поставщиками пищи, что будет означать, скорее всего, переход к мелкомасштабным фермерским подходам, и ячейки общества будут работать над местным производством и скотными инициативами. «Будем надеяться, все пойдет по тому пути, когда люди будут работать вместе, чтобы накормить друг друга и всю планету, — говорит он. — Я чувствую, что это приведет к тому, что мы не будем относиться к здоровой пище как к чему-то само собой разумеющемуся».

Ханна предвидит низкоуглеродное будущее, в котором каждый среднестатистический человек живет в высокотехнологической, но при этом целиком функциональной домовой системе — в которой овощи выращиваются прямо дома в полностью автоматизированной умной системе. Растения можно выращивать и собирать поэтапно, что обеспечит свежесобранные овощи и фрукты на каждый день. Каждый дом будет такой миниатюрной экосистемой.

«Дома будут полностью автономными и иметь средства по использованию и повторной переработке воды по мере ее движения через дом; вода из душей, раковин, туалетов и теплиц будет полностью циклизована и заново использоваться с минимальными отходами, — говорит Ханна. — Корпус дома будет захватывать дождевую воду и включать в эту систему».

В более широком масштабе Ханна прогнозирует, что каждая община будет иметь средства выращивать фрукты на деревьях или пастбищных животных для торговли с другими местными сообществами, подобно тому, как было в прошлом. Но признает, что большая часть работы будет полностью автоматизирована или управляться формой искусственного интеллекта.

Заходите в наш специальный Telegram-чат. Там всегда есть с кем обсудить новости из мира высоких технологий.

«Со сбором дождевой воды и включением интеллектуальных систем питания с местным производством энергии, люди снова окажутся на попечении собственной продовольственной и энергетической продукции. Полностью автоматизированная умная система проложит для нас путь в будущее, а мы в ответ отдадим ей часть своего уважения, как это делали в прошлом».

Создание мяса

Еще один крупный сдвиг, по мнению Наама, произойдет в сфере аквакультуры, или рыбоводства. Но когда дело дойдет нашего ненасытного желания поесть мясца, этот момент будет отмечен самым крупным изменением. «Есть животных крайне неэффективно», — говорит Наам, но потребление «продолжает расти по всему миру». Это значит, что нам придется выращивать больше пищи на той же земле, если мы хотим продолжать употреблять в пищу мясо.

«Я не вижу реального способа решить этот вопрос в ближайшее время. Нам придется повысить урожайность на акр, в значительной части потому, что эти культуры будут все больше превращаться в мясо».

Другой вариант — мясо из пробирки. Хотя звучит это ужасно и аппетита не вызывает, перспектива искусственного мяса более чем реальна, и несколько серьезных предприятий занимаются поисками именно такого продукта. Это не только устранит массовый забой скота, но и будет неизмеримо более этичным.

Пока же остается задача снизить стоимость (в настоящее время одна котлетка для гамбургера, сделанная таким образом, обходится в 330 000 долларов) и найти способ быстрого и эффективного производства. Ну и, конечно же, сделать его вкусным.

Надежда на грани отчаяния

Это лишь небольшой пример того, что можно было бы ожидать в ближайшие десятилетия.

Можно также ожидать различных усилий со стороны геоинженеров и попыток связать углерод, чтобы снизить эффекты глобального потепления. Возможно, наши политики и лидеры производств, наконец, договорятся и установят эффективные и действенные ограничения.

В конце концов, впадать в отчаяние не стоит.

Источник