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:
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:
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:
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/1996-1073/13/18/4839.
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.