Мировая энергетическая революция. Как возобновляемые источники энергии изменят наш мир - Владимир Сидорович

В частности, прогнозируется, что колоссальные инвестиции в производство литийионных аккумуляторов, осуществляемые Илоном Маском (бренд Tesla) и другими производителями, приведут к снижению цены батарей в два раза к 2020 г.[160] Консалтинговая компания McKinsey в 2012 г. прогнозировала падение цены с $500–600 до $200 за киловатт-час к 2020 г.[161] (на американском рынке электромобиль становится абсолютным конкурентом традиционного бензинового транспортного средства при цене примерно $250 за киловатт-час). Между тем к этому уровню цен производители приближаются уже сейчас, а Илон Маск считает, что возможно достичь ценового уровня $100 раньше 2020 г.[162]

Не исключено, что прорывом в развитии аккумуляторной техники станет использование графена в производстве батарей. Испанская компания Graphenano разработала аккумуляторы, которые на 77 % (!) дешевле и легче используемых сегодня, обеспечивают запас хода 1000 км и при этом заряжаются всего за десять минут[163].

Бурное развитие аккумуляторных технологий для автомобильной индустрии также подстегивает рост рынка систем бытового и промышленного хранения энергии и, кроме того, превращает автомобиль в составную часть будущей энергетической системы. «К 2030 г. пункты зарядки электромобилей и автомобилей на топливных элементах появятся практически везде и образуют распределенную инфраструктуру для получения энергии из электросети и возврата ее в сеть»[164].

Вернувшись к прогнозам развития нефтяного рынка и гипотезе бурного развития его азиатского сегмента, отметим, что руководство Китая и китайский народ весьма обеспокоены экологическими проблемами страны. Китайское правительство прикладывает значительные усилия для стимулирования чистого транспорта. Это и налоговые льготы, и дополнительный налог на бензин, и весомые субсидии гражданам на приобретение электромобиля (вплоть до $10 000 на автомобиль)[165]. Китай планирует довести количество электромобилей до 500 000 в 2015 г. и до 5 млн к 2020 г. К слову, по дорогам Поднебесной сегодня ездят примерно 150 млн двухколесных транспортных средств с электродвигателями. Начиная с 2016 г. 30 % государственных закупок автотранспорта должно приходиться на электромобили. В сеть, которая к концу 2015 г. должна состоять из 400 000 станций зарядки электромобилей, вкладываются десятки миллиардов долларов государственных инвестиций[166]. Собственную сеть электрозаправок строит в Китае и Tesla. Если мы добавим сюда административные возможности китайского руководства по реализации своей «политической воли», мировые перспективы двигателя внутреннего сгорания тускнеют еще больше. Последние статистические данные и прогнозы показывают, что радужные планы сырьевых гигантов в части китайского рынка могут и не сбыться и спрос на нефтяное топливо в Китае активно и долгосрочно расти не будет[167].

Другой азиатский гигант, Индия, также строит амбициозные планы по развитию возобновляемой энергетики и альтернативного транспорта. В настоящее время действует государственный план, предусматривающий реализацию 6–7 млн электромобилей до 2020 г.[168]

Кроме того, развиваются, переходя в серийную стадию, и альтернативные технологии аккумулирования энергии, приводящей в движение электромоторы. По дорогам Европы уже ездит «Квант», спортивный седан, разгоняющийся до сотни за 2,8 секунды благодаря электродвигателю мощностью 920 л. с. Откуда такие показатели, не снившиеся и Ferrari? Такую силу и динамику обеспечивает не нефть, а соленая вода – электродвигатель работает на проточных аккумуляторах (flow batteries).

Водородные технологии?

В 2014 г. в массовую продажу стали поступать автомобили на топливных элементах (fuel cells). Топливный элемент – устройство, в котором в результате химической реакции веществ вырабатывается электрический ток. Обычно этими веществами являются водород и кислород.

Технология топливных элементов известна давно, их принцип действия был открыт еще в первой половине XIX века. Серийно топливные элементы довольно длительное время используются в космической отрасли, в том числе они применялись на российском корабле многоразового использования «Буран». Автомобильная промышленность начиная с 1990-х гг. создавала экспериментальные образцы соответствующих машин, а в ряде городов мира уже курсируют автобусы на топливных элементах. Наконец, Toyota первой начала коммерческую реализацию легковых автомобилей FCV (fuel cell vehicle), выпустив свой Mirai.

В принципе, автомобиль на топливных элементах также является электромобилем, поскольку приводится в движение электромотором. Принципиальное отличие здесь в источнике энергии. Если обычный электромобиль приводится в действие электроэнергией, которая была произведена ранее и накоплена в аккумуляторах («заливаемое в бак» топливо здесь – электричество), то в автомобиле на топливных элементах электроэнергия производится «на месте» – в топливном элементе (топливо – водород).

Использование водородных технологий давно занимает умы исследователей, промышленников и политиков. Однако на пути их широкого применения существуют преграды технологического плана.

Водород не содержится в природе в чистом виде, его нужно производить, выделять, т. е. затрачивать труд, ресурсы, энергию. Подавляющая часть используемого сейчас человечеством водорода производится из природного газа. То есть сама идея экологически чистого топлива, так сказать, извращается. Водород может производиться из воды, но данный процесс связан с существенными затратами электрической энергии. Даже если мы используем для его получения чистую «зеленую» электроэнергию, это все равно воспринимается как растрата драгоценного энергоресурса. Поэтому довольно широко распространено мнение, что «автомобили на водородных топливных элементах являются тупиком с технологической, практической и климатической точки зрения»[169].

В то же время водород может производиться не путем расходования специально произведенной для этой цели электроэнергии, а посредством использования «излишков» солнечного или ветряного электричества, одновременно выступая в качестве накопителя энергии. Такой избыток, как мы знаем, возникает в энергосистемах как на микроуровне, в домохозяйствах, которые в летний сезон сталкиваются с перепроизводством электричества, так и на уровне экономики в целом, если доля ВИЭ в энергетике становится сколько-нибудь значительной. Ярким примером такого переизбытка является ситуация на германском оптовом рынке электроэнергии, на котором в солнечные летние воскресные дни зачастую устанавливаются отрицательные цены. Концепция сохранения излишков электроэнергии путем их преобразования в газ носит название power-to-gas («энергия-газ») и уже достаточно широко опробована на практике.

Таким образом, дальнейшее развитие автомобиля на топливных элементах во многом зависит от развития систем экономически и экологически оправданного получения водорода. Сегодня пока еще трудно однозначно утверждать, что его ждет счастливая судьба.

Альтернатива для большого транспорта

Возможность перехода на альтернативные виды топлива активно прорабатывается также и в сфере грузового автомобильного транспорта. Здесь помимо использования электрических аккумуляторов, топливных элементов, биотоплива и их комбинаций планируются проекты по устройству линий электропередач на автомагистралях для передвижения грузовиков-троллейбусов. Стопроцентный перевод грузоперевозок на неуглеродные виды топлива к 2050 г. предусматривается, например, в немецкой «Бизнес-модели энергетического поворота»[170].

Кроме того, давление на нефть в транспортном секторе будет происходить и со стороны конкурирующего ископаемого топлива – природного газа. Citibank в исследовании под названием «Энергетический дарвинизм» прогнозирует, что в среднесрочной перспективе газ может отобрать десятки процентов рынка грузового, морского и железнодорожного транспорта у нефти. Например, до конца десятилетия 30 % грузового транспорта в США может быть переведено на природный газ[171].

Возможности использования альтернативных видов топлива, водородных технологий и топливных элементов активно изучаются также и в авиастроении. Перевод авиатранспорта на альтернативные виды топлива пока вроде бы представляется фантастикой. Но многие ли знают, что еще в 1980-х гг. на топливных элементах летал (первым в мире!) опытный образец переоборудованного отечественного Ту-154 под маркой Ту-155?

Сегодня авиационная отрасль взяла на себя обязательства вдвое сократить выбросы CO2 к 2050 г., и авиапроизводители активно тестируют возможности использования альтернативного топлива и топливных элементов для выполнения этой задачи. Также ведутся эксперименты и с применением в авиации возобновляемого топлива (биодизеля и биоэтанола).