Опубликованный в научном журнале Energies новый анализ, проведённый командой ирландских и американских исследователей, в том числе исследователей CERES, поднимает неожиданные и тревожные вопросы о реализуемости перехода на возобновляемые источники энергии, а также об их влиянии на окружающую среду.

Опасения изменения климата привели к огромным инвестициями в программы новой «зелёной энергии», направленные на снижение выбросов парниковых газов и другого влияния на окружающую среду со стороны отрасли ископаемых видов топлива. На протяжении 2011–2018 годов мир потратил 3,66 триллиона долларов на проекты, связанные с изменением климата. 55% от этой суммы было потрачено на энергию солнца и ветра, и всего 5% — на адаптацию к воздействию экстремальных погодных явлений.

Мировые траты, связанные с решением проблемы изменения климата, 2011‒2018 гг. Солнечная и ветровая энергетика: 55%. адаптация к климатическим явлениям: 5%.

Неожиданное влияние на окружающую среду

Исследователи выяснили, что иногда возобновляемые источники энергии вносят свой вклад в проблемы, которые они предназначены решать. Например, в серии международных исследований выяснилось, что и ветряные, и солнечные электростанции сами вызывают локальное изменение климата. Ветропарки повышают температуру почвы под ними, и такое потепление заставляет почвенных микробов выделять больше углекислого газа (двуокиси углерода). То есть, ирония состоит в том, что хотя энергия ветра и снижает частично «углеродные выбросы» человечества, она также увеличивает «углеродные выбросы» от природных источников.

Фотографии демонстрируют два различных вида «влияния попутного потока» в ветропарках рядом с побережьями Дании. (a) Фотография Кристиана Стейнесса демонстрирует влияние холодного влажного воздуха, проходящего над более тёплой поверхностью моря (2013 год). (b) Фотография Bel Air Aviation Denmark — Helicopter Services демонстрирует влияние тёплого влажного воздуха, проходящего по более холодной поверхности моря (2017 год).

Технологии зелёной энергетики требуют десятикратного повышения добычи минеральных ресурсов по сравнению с электричеством, вырабатываемым при сжигании ископаемых видов топлива. Аналогично, для замены всего 50 миллионов из приблизительно 1,3 миллиардов легковых автомобилей мира электрическим транспортом потребуется более чем удвоить ежегодную мировую добычу кобальта, неодима и лития, а также задействовать более половины ежегодно получаемого объёма меди.

Кроме того, солнечные и ветряные парки требуют в 100 раз больше поверхности земли по сравнению с электричеством, получаемым из ископаемых видов топлива, а возникающие изменения в структуре использования площадей могут иметь разрушительное влияние на биоразнообразие. Воздействие биоэнергетики на биологическое разнообразие ещё пагубнее, а увеличение использования посевов, например, пальмового масла для производства биотоплива, уже внесло свой вклад в уничтожение дождевых лесов и других естественных сред.

Запутанные финансовые последствия

Более половины (55%) общемировых затрат на климат за 2011‒2018 годы было потрачено на солнечную и ветровую энергетику — в сумме 2,0 триллиона долларов. Несмотря на это, в 2018 году ветровая и солнечная энергетика производила всего 3% от мирового энергопотребления, в то время как ископаемые энергоносители (нефть, уголь и газ) производили в общем 85%. Некоторые исследователи считают, что это ставит насущные вопросы о стоимости перехода на 100% возобновляемой энергетики.

Ведущий автор анализа Коилин Охаисеадха говорит: «Мир потратил 2 триллиона долларов, чтобы увеличить долю генерируемой солнцем и ветром энергии с половины процента до трёх процентов, и на это потребовалось восемь лет. Какой будет стоимость повышения её доли до 100%? И сколько времени это займёт?»

Мировое энергопотребление по доле источников энергии, 2018 год. Данные BP (2019 год).

Пугающие инженерные сложности

Инженеры всегда знали, что крупные солнечные и ветровые парки преследует так называемая «проблема периодичности». В отличие от традиционных источников генерации электричества, обеспечивающих по запросу непрерывную и надёжную подачу энергии в режиме 24/7, ветровые и солнечные парки вырабатывают электричество только при наличии ветра или солнечного света.

Соавтор нового анализа доктор Ронан Коннолли подчёркивает: «Потребители в среднестатистическом домохозяйстве ожидают, что их холодильники и морозилки будут работать постоянно, а свет можно включать в любой момент времени по желанию. Те, кто продвигает ветровую и солнечную энергетику, должны признать, что они не способны обеспечить подобной непрерывной подачи энергии по запросу в масштабах страны, к которой привыкло современное общество».

Проблему не решить простым использованием крупномасштабных аккумуляторных накопителей энергии, потому что для этого потребуются огромные батареи, занимающие многие гектары земли. Tesla изготовила большую батарею для стабилизации сети электропередачи в Южной Австралии. Она имеет мощность 100 МВт и производит 129 МВт*ч, занимая при этом гектар. В одной из статей, проанализированных в этом новом исследовании, говорится, что если канадский штат Альберта перейдёт с угля на возобновляемую энергетику, используя в качестве резервных источников природный газ и аккумуляторные накопители, то для соответствия пиковым нагрузкам потребуется 100 таких крупных батарей.

Некоторые исследователи предполагают, что колебания в производстве энергии можно сбалансировать созданием континентальных сетей электропередачи, например, сети, соединяющей ветропарки в северо-западной Европе с солнечными электростанциями на юго-востоке, однако для этого потребуются масштабные инвестиции. С большой вероятностью это приведёт к созданию «узких мест», в которых мощности соединений будет недостаточно; кроме того, это не устранит фундаментальной уязвимости — штилей и пасмурной погоды, которые могут длиться несколько дней.

Ущерб самым бедным

Серия исследований, проведённых учёными Европы, США и Китая, демонстрирует, что «углеродный налог» накладывает наибольшее бремя на самые бедные домохозяйства и жителей сельской местности.

Хотя основной мотивацией внедрения проектов зелёной энергии стали опасения климатических изменений, всего 5% затрат на климат было связано с адаптацией к климатическим явлениям. К этой сфере относится помощь развивающимся странам в улучшении реагирования на экстремальные климатические явления, например, ураганы. Потребность построения инфраструктуры адаптации к климатическим условиям и систем чрезвычайного реагирования может вступать в конфликт с потребностью снижения объёмов выбросов парниковых газов, потому что ископаемые виды топлива в общем случае являются наиболее доступным источником дешёвой энергии для развития.

Что касается проблемы коренных жителей, то в анализе подчёркивается тот факт, что все энергетические технологии могут оказывать существенное воздействие на локальные сообщества, особенно в случае отсутствия их должного консультирования. Добыча кобальта, необходимого для создания батарей электротранспорта, оказывает серьёзное воздействие на здоровье женщин и детей в районах добычи, где добыча часто осуществляется в законодательно неконтролируемых, мелких, «кустарных» шахтах. Добыча лития, также требуемого для производства батарей электромобилей, требует больших объёмов воды, может вызывать загрязнение и дефицит поставок чистой воды для местных жителей.

Ведущий автор анализа Коилин Охаисеадха указывает: «Конфликт между племенем сиу Стэндинг-Рок и Dakota Access Pipeline широко освещался во всём мире, но как насчёт воздействия добычи кобальта на жителей Демократической Республики Конго и влияния добычи лития на людей в пустыне Атакама? Помните лозунг, произносившийся в Стэндинг-Рок? Mni Wiconi! „Вода — это жизнь!“ Это справедливо и для сиу Стэндинг-Рока, беспокоящихся о том, что утечка нефти может загрязнить реку, и для жителя пустыни Атакама, озабоченного тем, что добыча лития загрязнит грунтовые воды».

Краткое описание статьи

Анализ, опубликованный в специальном выпуске журнала Energies 16 сентября, состоит из 39 страниц с 14 цветными рисунками и двумя таблицами. В нём подробно рассматриваются траты, связанные с изменением климата, а также плюсы и минусы всех возможных вариантов решения проблемы: ветроэнергетика, солнечная энергетика, гидроэнергетика, ядерная энергетика, ископаемые энергоносители, биоэнергетика и геотермальная энергетика. Для составления анализа исследователи тщательно изучили сотни исследовательских статей, опубликованных на английском языке, в широком диапазоне областей, в том числе в машиностроении, защите окружающей среды, энергетике и климатической политике. Окончательный отчёт содержит ссылки на 255 исследовательских статей во всех этих областях и завершается таблицей с плюсами и минусами всех технологий получения энергии. Участники исследовательского коллектива находились в Республике Ирландия, Северной Ирландии и США.

Анализ был опубликован как статья в открытом доступе с рецензированием, её бесплатно можно скачать по следующему URL: https://www.mdpi.com/…3/13/18/4839.

Полное название: ÓhAiseadha, C.; Quinn, G.; Connolly, R.; Connolly, M.; Soon, W. Energy and Climate Policy — An Evaluation of Global Climate Change Expenditure 2011–2018. Energies 2020, 13, 4839.

Финансирование: С.О., Г.К. и М.К. не получали внешнего финансирования за работу над этой статьёй. Р.К. и В.С. во время проведения исследований для этой статьи получали финансовую поддержку от Center for Environmental Research and Earth Sciences (CERES). Задача CERES — распространение прогрессивного и независимого научного знания. По этой причине донорам CERES строго запрещается влиять как на направление исследований, так и на результаты работы CERES.