В будущем солнечная и ветроэнергетика будут повсюду, куда бы вы ни посмотрели

Многие из нас никогда не видели, как производится электричество. Это происходит потому, что большая его часть вырабатывается на относительно небольшом количестве очень крупных электростанций, расположенных за много миль от того места, где мы живем и работаем. Однако по мере перехода к нулевой углеродной экономике энергия ветра и солнца будет становиться все более заметной. Со временем электростанции, вероятно, станут такими же вездесущими и привычными, как заправочные станции сегодня.

Ветровые и фотоэлектрические системы представляют собой модульные технологии, состоящие из множества идентичных панелей или турбин. Это означает, что для возобновляемых источников энергии больше — не всегда лучше. В то время как обычные круглосуточные угольные электростанции эффективно работают только в масштабах не менее 500 мегаватт, крупные ветровые и солнечные проекты обычно превышают сотни мегаватт. Поэтому нам понадобится их намного больше, чтобы генерировать такое же количество энергии. И поскольку солнце не всегда светит, а ветер не всегда дует, каждый мегаватт мощности производит меньше электроэнергии, чем эквивалентное количество угля, газа или ядерного топлива. Для замены 500 мегаватт угля требуется около 1500 мегаватт мощности ветра и около 3000 мегаватт солнечной энергии.

Кроме того, ветровые и солнечные мощности занимают гораздо больше физического пространства, чем традиционные электростанции — 7,6 гектара на мегаватт для ветра и, согласно новому анализу, опубликованному на этой неделе BloombergNEF, 1,7 гектара на мегаватт для солнечной энергии.

В настоящее время во всем мире введено в эксплуатацию около 650 гигаватт солнечной энергии и 644 гигаватт ветровой, что составляет около 8% мирового производства электроэнергии и охватывает около 52 000 квадратных километров. Береговая ветровая и солнечная энергия будет поставлять 48% мировой электроэнергии к 2050 году, согласно данным BNEF. Сценарий New Energy Outlook 2019, который потребует увеличения землепользования в 8-9 раз, превысит 423 000 квадратных километров.

Но давайте предположим, что все автомобили и здания должны быть электрическими. Чтобы поддерживать выбросы в соответствии с ограничением потепления на 2 градуса Цельсия, предусмотренным Парижским соглашением по климату, энергетическому сектору придется развернуть около 26 000 тераватт-часов ветровой и солнечной генерации к 2050 году, что охватит площадь суши размером с Турцию. Последствия для землепользования в этом сценарии различаются по странам: в США, Китае и Индии потребуется менее 1% Земли, а в Германии — целых 7,4%. Хотя это большое число, оно все же намного меньше, чем лесные угодья, которые составляют 30,6% от общей площади земель Германии, и сельское хозяйство, которое охватывает 51,7%.

Давайте пойдем еще дальше и предположим, что вся экономика добирается до чистого нуля выбросов, включая труднодоступные сектора, такие как сталелитейное производство и авиация. Для этого нам, вероятно, понадобится еще одно решение с нулевым содержанием углерода. Один из вариантов — водород. Сегодня большая часть водорода производится из природного газа с использованием углеродоемкого процесса, но также можно получить так называемый «зеленый водород», расщепляя воду в электролизере, работающем на возобновляемых источниках энергии.

В специальном отчете, опубликованном BNEF в марте, был сделан вывод о том, что, если бы зеленый водород обеспечивал 24% всей энергии, использованной в 2050 году, нам потребовалось бы 6 тераватт ветра и 6,3 тераватта солнечной энергии, предназначенных для производства водорода. Это примерно удвоит объем установленной возобновляемой мощности.

Возникнет ли зеленая водородная экономика, еще далеко не ясно. Но рост возобновляемых источников энергии за счет крупных угольных, газовых и ядерных средств электростанций станет гораздо более заметным и обыденным явлением. Мелкомасштабная солнечная энергия будет располагаться на крышах во всех широтах, кроме самых северных и южных. Разговоры за обеденным столом будут дрейфовать в личную энергетическую технику, от настенных аккумуляторных батарей до новейших электронных велосипедов или электромобилей. И поедем ли мы на поезде или по шоссе, мы пройдем мимо сотен ветряных турбин и наземных панелей.