Если бы глобального потепления не было, его стоило бы придумать

Одно из важных направлений модернизации – системное повышение эффективности энергетического сектора, снижение его издержек, повышение экологичности процессов генерации, транспортировки и использования энергии.

В Стратегии «Казахстан-2050» подчеркнуто: «Оставаясь крупным игроком на рынке углеводородного сырья, мы должны развивать производство альтернативных видов энергии, активно внедрять технологии, использующие энергию солнца и ветра. Все возможности для этого у нас есть».
Логика такого развития привела к тому, что республика подписала, а затем и ратифицировала Парижское соглашение 2015 года об изменении климата. В заявлении по итогам 21-й сессии Конференции сторон Рамочной конвенции ООН по изменению климата Президент РК Нурсултан Назарбаев отметил: «Казахстан готов выполнить свои обязательства и внести лепту в имплементацию нового соглашения по сокращению парниковых выбросов. Важным вкладом нашей страны является проведение Международной специализированной выставки «ЭКСПО-2017» в Астане на тему «Энергия будущего», которая прямо перекликается с целями Конференции по климату».
Выставка, которую Казахстан проводит первым среди стран СНГ и Цент­ральной Азии, является значимым событием мирового масштаба. И одним из важнейших мероприятий в рамках ЭКСПО-2017 станет Всемирный конгресс инженеров и ученых «Энергия будущего: инновационные сценарии и методы их реализации» WSEC-2017. Его главными организаторами выступают Казахстанская национальная академия естественных наук и Национальная инженерная академия РК.
Этот уникальный форум впервые в рамках ЭКСПО объединит не только ученых, но и инженеров, лауреатов Нобелевской премии и международной премии «Глобальная энергия», руководителей самых авторитетных международных организаций и крупнейших энергетических компаний. 
Тема новой энергетики сегодня актуальна для всего мира. Вызывает она большой интерес и в Казахстане. Причем для государства очень важно иметь цельное видение проходящих процессов, тенденций и проблем, чтобы на этой основе формировать и модернизировать политику в данной сфере как внутри страны, так и в рамках процессов глобализации и региональной интеграции. 

Тревожные симптомы
Анализ глубоких изменений, про­изошедших в сфере производства и использования энергии за 2-3 последних десятилетия, на наш взгляд, говорит о том, что мы являемся свидетелями и участниками наступления принципиально новой эпохи.
Рубеж XX и XXI веков ознаменовался настоящим прорывом в использовании источников энергии, которые, по нынешним человеческим масштабам, являются практически неисчерпаемыми.
Наука ХХ века раскрыла большое разнообразие пригодных к использованию возобновляемых источников энергии (ВИЭ) – ветра, гидроэнергии, энергии приливов и отливов, волн, солнечного света, геотермальной и биоэнергии. Были разработаны технологии их использования, но из-за высокой стоимос­ти они еще не могли конкурировать с традиционной углеродной энергетикой. В итоге ВИЭ использовались слабо.
Нужен был мощный стимул к их развитию. По этому поводу нобелевский лауреат сэр Джордж Портер как-то с горечью заметил: «Если бы солнечные удары могли использоваться как оружие массового поражения, фотоэнергетические установки начали бы работать еще столетие назад». Но этого не было, и возобновляемая энергия, кроме, пожалуй, гидроэнергии рек, продолжала оставаться на периферии внимания человечества.
Началось все большее и большее наращивание добычи, в первую очередь, углеводородного сырья, ставшего не просто важной, но подавляющей частью источников энергии. Но мировые запасы такого сырья по определению (как говорят математики) являются ограниченными. И настало время, когда стали появляться в той или иной мере обоснованные прогнозы, предрекаю­щие истощение природных запасов углеводородов в перспективе всего за несколько десятков лет. Например, считалось, что запасов природного газа должно хватить приблизительно на 60 лет, близкие цифры назывались и для нефти.
Это были очень тревожные симптомы, заставлявшие усилить поиск энергетических альтернатив, в том числе и технологий использования возобновляемой энергии.
Но проблема периодически «ретушировалась» открытием новых месторож­дений нефти и газа, а затем была на долгое время практически снята новыми нетрадиционными источниками – сланцевой нефтью и сланцевым газом. По сегодняшним оценкам, к примеру, потенциально извлекаемые запасы нетрадиционного газа в мире (как сланцевого газа, так и метана угольных пластов) позволят обеспечить потребление на современном уровне в течение 250 лет.
Казалось бы, ситуация для ВИЭ опять стала крайне неблагоприятной. И вот здесь мощнейшим толчком стало возникновение идеологии «глобального потепления». Наукой было доказано, что климат на Земле подвержен значительным, в том числе циклическим изменениям. Причин много. Это вариа­ции светимости Солнца, орбиты Земли, планетарные изменения рельефа, конфигурации материков, океанов и морских течений, геологические процессы и так далее. Однако впервые было обращено серьезное внимание на антропогенные, вызванные деятельностью человека, факторы.
Ключевым стало представление о том, что человечество обрело возможность реально влиять на планетарные процессы. В том числе на выработку в планетарных масштабах парниковых газов – именно они могут быть одной из причин глобального потепления. В таких условиях проблема использования ВИЭ «оторвалась» от проблемы исчерпания углеводородного сырья и неожиданно приобрела по-настоящему глобальное значение. 
Такое кардинальное изменение ситуа­ции привело к буквально взрывному развитию технологий возобновляемой энергетики и выделению на него глобально значимых ресурсов. В итоге за исторически короткий срок – два десятилетия – эти технологии были усовершенствованы настолько, что впервые в истории стали достаточно доступными для массового использования и резко повысили свою конкурентоспособность.
Вольтер, знаменитый французский философ XVIII века, в свое время сказал крылатую фразу: «Если бы бога не существовало, его надо было бы придумать». Применительно к ВИЭ ее с полным основанием можно перефразировать так: «Если бы глобального потепления не было, его надо было бы придумать».
Впервые для многих стран появилась возможность выбора: продолжать ли развивать традиционную углеродную энергетику или, с учетом особенностей страны и региона, ориентироваться на ВИЭ?
По сравнению с глобальной значимостью этого факта становится не принципиально важным то, что гипотеза глобального потепления сейчас звучит уже не так однозначно и подверглась серьезной трансформации. На серьезный уровень выходят другие проблемы – тотальное загрязнение атмосферы, почвы и вод, проблемы отходов и доступа к ресурсам, сохранение биоразнообразия и безопасность энергокоммуникаций...
Но главный рывок сделан, технологии возобновляемой энергетики вышли на принципиально новый уровень, и стремление к их использованию там, где это выгодно по соображениям экономики, политической, экологической и энергетической безопасности, вряд ли можно обратить вспять.

Снижаются затраты
Технологии ВИЭ развиваются невиданными темпами, существенно удешевляются, становятся доступнее и расширяют ареал своего использования. В качестве примеров такого развития можно привести следующие данные.
Число стран, поставивших целью развитие возобновляемой энергии, в 2015 году превысило 170 (в 2008 году число таких стран было вдвое меньше – 79). А Парижское соглашение по климату от 12 декабря 1995 года по состоя­нию на апрель 2017 года подписали уже 195 стран, из них 144 ратифицировали. Ежегодные инвестиции в возобновляемую энергию за 7 лет (с 2008 по 2015 год) выросли в 2,5 раза: с 130 млрд. до 329 млрд. долларов. В 2015-м доля возобновляемых источников в мировом производстве электроэнергии дос­тигла 23,7%.
Еще 10-12 лет назад возобновляемая энергетика была экономически неконкурентоспособна (по цене производимой энергии) практически по всему миру (за исключением локальных ниш, куда было крайне трудно дос­тавить углеродные ресурсы). Теперь же благодаря новейшим разработкам расходы сократились в несколько раз, и этот процесс продолжается. 
Согласно отчетам Международного агентства по возобновляемой энергии IRENA и другим источникам, затраты на производство «чистой» энергии продолжают неуклонно снижаться. За последние семь лет цены на ветряные турбины снизились на 30-40%, а на солнечные модули упали примерно в 5 раз. Средняя стоимость электроэнергии от наземных ветряных и солнечных электростанций существенно снижается. К примеру, средние аукционные цены на солнечную энергию за 10 пос­ледних лет упали более, чем в четыре раза. Аналогичный процесс идет и в сфере ветровой энергии.
В итоге средняя стоимость энергии от этих источников к 2025 году снизится до 4-5 центов за киловатт-час, что заметно дешевле электроэнергии, произведенной на ядерных реакторах или тепловых электростанциях.В результате такого снижения повышаются выгода и привлекательность все более широкого использования ВИЭ. Этот факт, в частности, иллюстрирует резкий рост за последние годы доли ВИЭ в новых вводимых мощнос­тях электроэнергетики. Эта доля в 2012 году преодолела психологичес­ки важный 50-процентный рубеж. Значит, ВИЭ стали превалирую­щими во вновь вводимой энергетике, и за ними – несомненно, большое будущее. С 2001 года по настоящее время доля ВИЭ в новых мощностях вырос­ла в 4,5 раза, и сейчас она уверенно превышает 60%.
Причем внутри самих ВИЭ ситуация во многом схожая: новые источники существенно опережают старые. Так, суммарные установленные мощности возобновляемой электроэнергии в целом за семь лет (с 2008 по 2015 год) увеличились в 1,6 раза. Но при этом старый вид ВИЭ – гидроэнергия – возросла только на 20%, тогда как новые виды выросли гораздо значительнее: ветроэнергетика – в 3,6 раза, фото­электричество – в 14 раз.

Мировые тренды
Безусловно, ключевым фактором дальнейшего развития выступает совершенствование технологий как самого производства энергии, так и соответствующей инфраструктуры (сопряжения с общими электросетями, аккумулирования, распределения и др.).
Устойчивым трендом является дальнейшее развитие ВИЭ. Уже все мы отчетливо видим, что оно приобрело устойчивый характер.
Ожидается, что еще до 2030 года возобновляемые источники выйдут в лидеры в общем балансе генерации электроэнергии. Так, по прогнозу Международного энергетического агентства (IEA, орган ОЭСР) треть объемов электроэнергии к 2030-му будет производиться с помощью ВИЭ.
Но при таком росте, даже с учетом дос­тигнутых к сегодняшнему дню успехов, возникает или обостряется ряд новых серьезных технологических проблем. Назову некоторые из них.
Во-первых, это необходимость хранения больших объемов энергии, которая становится острой уже при доле ВИЭ в общем балансе страны выше 20%. Здесь необходим серьезный технологический прорыв, который Агентство IRENA в док­ладе нынешнего года Rethinking Energy-2017 (Переосмысление энергии-2017) назвало в числе главных фокусов технологических инноваций.
Во-вторых, это использование возобновляемой энергии на автомобильном транспорте. Он не только один из самых крупных потребителей углеводородного топлива, но и находится в числе лидеров по экологическому загрязнению атмосферы, и не только парниковыми газами.
Здесь решение вопроса также упирается в эффективные технологии хранения электроэнергии для элект­ромобилей. Это могут быть мощные аккумуляторы или, например, водород, получаемый электролизом воды и играющий своеобразную роль «переносчика» энергии. 
В-третьих, вполне естественно, что на обозримый период в сфере использования останутся и энергетические технологии сжигания углеродного топ­лива. Здесь также важны научно-инженерные разработки, направленные на решение двух задач: совершенствование процессов сжигания топлива с целью снижения вредных выбросов и повышение эффективности использования энергии. Эти задачи особенно актуальны для стран, имеющих собственные углеродсодержащие ресурсы, в том числе и Казахстана.
В-четвертых, важным направлением перспективного тотального снижения карбонизации экономики можно назвать улавливание и удаление экологических загрязнителей и особенно углерода в виде СО2.
Подводя итоги сказанному, хочется особо подчеркнуть: да, прорыв в энергетику будущего произошел, но мы еще далеко не в конце пути. Одни задачи решаются, но много еще нерешенных вопросов. Более того, по мере продвижения возникают и совсем новые задачи, которые требуют все новых и новых усилий. Но в этом и заключен смысл исследовательского и инженерного поиска. 
Не сомневаюсь, что предстоящая Меж­дународная выставка «ЭКСПО-2017» и проводимый в ее рамках Всемирный конгресс инженеров и ученых позволят сделать важный вклад в это неуклонное продвижение вперед.