Электрические грузовики, фургоны на водородном приводе, производство цемента с использованием CO2 или безэмиссионное производство стали – в лабораториях тестируются решения, позволяющие миру развиваться при меньших затратах энергии и влиянии на окружающую среду. Однако их доработка требует значительного времени и средств.
Амбициозная цель, которую ставит себе не только Евросоюз, чтобы до середины нынешнего столетия экономическое развитие не вело к эмиссии парниковых газов, так как это может привести к катастрофическим для Земли климатическим изменениям, требует внедрения новых технологических решений в различных сферах экономической и социальной жизни.
Реализуемые во многих странах программы стремятся в направлении широкого применения электропривода вместо двигателей сгорания, использования восстанавливаемых источников энергии, преобразовываемых в электроэнергию и использования в промышленности (прежде всего речь о цементных, металлургических и химических заводах) новых технологий, позволяющих не только остановить, но и даже поглощать из воздуха выброшенные газы.
Мир уже давно знает какие технологические решения нужно использовать, чтобы достичь поставленной цели, что не значит, что они уже готовы к использованию, особенно в крупном масштабе. Будущее цементной и металлургической отраслей в технологии CCUS (Carbon Capture, Utilization, and Storage), позволяющей не только улавливать, но и складировать и использовать углекислый газ, в том числе из воздуха. Автомобилестроение будет основываться на электрическом или водородном приводе. Водород и аммиак будут применяться в приводе морского транспорта.
Эти технологии – в смысле идеи – уже известны, но их использование все еще остается на прототипном уровне. В этом нет ничего неожиданного. Инновационные процессы чаще всего длительные, что касается даже настолько переломных решений, какими являются, например, солнечные фотоэлементы. Об этом напоминает опубликованный в конце июля 2020 г. отчет о состоянии продвижения будущих энергетических технологий Energy Technology Perspectives 2020 Международного Энергетического Агентства (МЭА).
Работы над развитием ветряных электростанций, начатые еще в 1957 г. в Дании, продолжались 32 года.
Время внедрения новых решений можно сократить
Почти десятилетие тому назад мир покорили позволяющие экономить электроэнергию светодиодные лампы. До этого на протяжении 10 лет продолжались начатые в Великобритании исследования и столько же длились работы по внедрению. Значительно дольше – 32 года – длились начатые еще в 1957 г. в Дании, работы по развитию ветряных электростанций. А вот разработка и внедрение производства ионно-литиевых батарей заняло 35 лет, благодаря чему наступил переломный момент в развитии электрического автомобилестроения.
Период внедрения на рынок фотоэлементов составил еще больше – 54 года, если учесть, что первые работы над ним в Германии начались в начале 50-х годов. А мировым рекордом – 70 лет – можно считать время реализации производства стали непосредственно из руды, минуя очень высокоэмисионную плавку в металлургических печах.
Время внедрения новых решений можно сократить, но это требует значительных инвестиций. По оценкам МЭА на переход из фазы прототипов до полностью эффективных и экономически окупаемых решений уже сейчас известных ученым технологий, мир должен предназначать 350 млрд долларов в год в течение ближайших двух десятилетий. Такие средства не в состоянии выделить даже крупнейшие компании – слишком большой риск при слишком отдаленной и сомнительной перспективе будущей прибыли. Реализация крупных энергетических проектов, от финансирования исследований по внедрение, будет требовать участия государств.
В принципе ничего нового. Отчет МЭА напоминает, что не было бы развития, например, фотоэлементов без участия правительства США на начальном этапе исследований в виде финансирования Bell Labs а потом агентством NASA. Развитию новых технических решений в энергетике способствовало не только прямое финансирование из госбюджетов, но также стимулирующие прогресс рыночные регуляции. Без соответствующим образом сконструированных тарифов на электроэнергию, например в Германии, Испании и других европейских странах ветроэнергетика бы не развилась. На сегодня она уже настолько зрелая, что энергия из ветра – также благодаря конкуренции – дешевле, чем из полезных ископаемых.
Пандемия коронавируса увеличила необходимость интервенции правительств. Примененный в глобальном масштабе локдаун нарушил результаты фирм и ограничил их инвестиционные затраты. Это касается, в частности, участвующих в развитии новых технологий производителей электрокаров. Падение цен на электроэнергию на несколько десятков процентов также уменьшило в мире давление на поиск новых, изначально дорогих решений.
Поэтому нужны поощряющие импульсы – после вызванного пандемией временного перерыва – для возвращения к поиску решений, ведущих к уменьшению расхода электроэнергии в будущем и ограничению вредных эмиссии. Отчет МЭА подчеркивает позитивные с этой точки зрения меньшие и большие примеры последних недель. Правительство Италии, несмотря на экономический кризис, дофинансирует в рамках программы eco-bonus (расходы до 30 тыс. евро) инвестиции жителей в эффективные системы отопления и кондиционирования. Из-за экономического кризиса под угрозой оказалась реализация затратных проектов строительства системы улавливания и использования углекислого газа (CCUS). Правительства Великобритании, США и в последнее время также Австралии подтвердили, что не отступят от ее дофинансирования.
Подобным образом выглядит ситуация и с европейскими планами дофинансирования строительства прототипных систем, предназначенных для использования энергии водорода. В этой сфере отмечена некоторая задержка в Швеции, но хороший пример дает правительство Германии, которое в июне подтвердило планы потратить 9 млн евро на развитие технологии использования водорода.
Еврокомиссия считает производство водорода, производимого в электролизерах при использовании восстанавливаемых источников энергии, наиболее многообещающей энергетической технологией.
Водород – топливо будущего
Для развития технологии использования водорода ключевое значение может иметь принятие в начале июля 2020 г. Еврокомиссией Стратегии использования водорода для нейтральной с климатической точки зрения Европы (A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe).
Еврокомиссия сейчас считает производство водорода, производимого в электролизерах при использовании восстанавливаемых источников энергии (ВИЭ), наиболее многообещающей энергетической технологией. Выгодной также для окружающей среды. В рамках этой стратегии Еврокомиссия будет поддерживать строительство до 2024 г. электролизеров мощностью 6 гигаватт, способных произвести 1 млн тонн «восстанавливаемого» водорода. До 2030 г. мощность устройств, которые планируется построить, должна составить 40 ГВт, а их производственная способность должна достичь 10 млн тонн водорода.
Точную стоимость планируемых предприятий сложно предвидеть. Еврокомиссия в своей Стратегии оценивает, что после 2030 г. системы для производства водорода с использованием ВИЭ станут уже технологически зрелыми. Это не означает, что они больше не будут требовать финансовой поддержки для дальнейшего развития. Оценочная общая стоимость необходимых инвестиций составит от 180 до 470 млрд евро до 2050 года. Сомнительно, что эти средства предоставит сама промышленность, которой, по сути, еще нет. Роль правительственных и неправительственных учреждений как в данном случае заключается в создании условий, чтобы через несколько десятков лет такая промышленность и рынок возникли. Так, как это было в случае более традиционных ВИЭ, например ветряных электростанций. Европейская стратегия является для этого отличным вдохновением.
