Пол Робъртс
Краят на петрола (9)

Глава 8
А сега за нещо съвсем различно

Анастасиос Мелис не е човек, когото бихте нарекли раздразнителен, нито има склонност към екстравагантни изявления и преувеличения. Високият, ведър грък е молекулярен биолог. Направил е име с това, че през последните 30 години старателно е документирал всички начини, по които зелените растения превръщат слънчевата светлина в химическа енергия. Той винаги предлага професионалното си мнение тихо и предпазливо, с внимателно обмислени изложения или с окончателния вариант на някоя своя статия. Но когато през ноември 1999 г. влезе в лабораторията на калифорнийския университет „Бъркли“, за да провери как върви един експеримент, Мелис получи кратък припадък от внезапния преход в студена среда. Само 20 часа преди това бе заложил в стъкленици колония от Chlamydomonas reinhardtii — зелено водорасло с изключителна способност за оцеляване. При нормални условия С. reinhardtii, известно още като „езерна пяна“, се държи като всички други зелени растения — превръща слънчевата светлина в захари и кислород чрез фотосинтеза. Когато обаче се озове в тъмна среда, лишена от кислород, например на дъното на някое езеро, у С. reinhardtii се задейства един авариен механизъм — отделя се ензим, който генерира малка порция енергия, а тя води до отделянето на следи от водород.

Учените и енергийните компании са наясно с тази особеност на С. reinhardtii от 40-те години на миналия век. Предвид свойствата на водорода като потенциално гориво, те се опитват от край време да накарат малкото растение да увеличи производството му, но напразно. Оказва се, че отделянето на водород е временно — щом ензимът изпусне малко енергия, водораслото отделя кислород, който веднага автоматично изключва действието на ензима. От 60 години биохимиците се опитват да накарат С. reinhardtii да отделя водород. Правеха го със същата страст, с която алхимиците са се опитвали да превърнат оловото в злато — и със същия печален резултат.

Но Мелис имаше идея. През 1996 г. той взе да мисли как да накара ензима, наричан хидрогеназа, да игнорира кислорода. Ученият се питаше дали, ако лиши хидрогеназата от сяра — основна храна за всички реакции на кислорода в растенията — ще може да изключи ефекта на кислорода и ще накара С. reinhardtii да отделя водород непрекъснато.

Мелис започва да експериментира през 1997 г. и веднага получава изумителни резултати. Когато влиза в лабораторията през онази ноемврийска утрин, той открива, че стъклениците му са пълни с газ. Решава, че толкова много газ няма как да бъде водород. „Помислих, че трябва да е я азот, я въглероден диоксид или даже кислород, но не и водород. Много беше!“, разказва той.

Едва след като колегите му повтарят експеримента, Мелис признава значението му: „Все едно да откриеш петролен кладенец.“

„Едно езеро, пълно с С. reinhardtii, може да произведе водород, нужен за захранването на десет автомобила с горивни клетки“, каза той през февруари 2000 г. в една препълнена зала за пресконференции във Вашингтон. Мелис си представяше как в бъдеще ще се изградят обширни мрежи от „биореактори“ запечатани платмасови торби, пълни с водорасли, които ще произвеждат достатъчно водород за гориво на автомобили, за електрозахранване на заводи, а един ден — и за енергия за целия свят. Ученият стана съосновател на компанията „Мелис Енерджи“ с намерението до 2005 г. да пусне C. reinhardtii на пазара.

Следващите три години поохладиха ентусиазма му. От 2000 г. нататък той и неговите колеги бяха успели да удвоят производството на водород от С. reinhardtii. Въпреки това Мелис бе стигнал до заключението, че фотосинтетичните водородни ферми ще бъдат нерентабилни от търговска гледна точка, ако не успее да увеличи произведените количества водород поне 20 пъти. Изследователите очертаха три метода, обещаващи съществени подобрения, но Мелис не очаква да получи рентабилност поне в следващото десетилетие. Освен това, макар технологията да привлече значителен интерес и скромно финансиране от Министерството на енергетиката на САЩ и дори от корпорацията „ДаймлерКрайслер“, големите инвеститори, които бяха нужни за развитието на технологията, все още се колебаеха. Въпреки първоначалните вълнения „Мелис Енерджи“ успя да привлече едва около 1 милион долара финансиране — нищожна сума в сравнение с 20-те милиона, които според главния изпълнителен директор на компанията Стивън Кърцър са й нужни за разработване на технологията. Проблемът е отчасти в лошия момент — „Мелис Енерджи“ започна да търси пари през септември 2001 година^[1]. Но според директора на компанията вина има и малкото внимание, което в САЩ се отделя на чистата енергия. „Ние лицемерничим. Единственото правило, което ни движи, е «Дайте да копаем още петролни кладенци!»“, казва Кърцър.

 

 

Историята на С. reinhardtii — обещаващата нова енергийна технология, която бе осакатена от пазарен скептицизъм и съмнения, ни приближава към една от най-обезсърчаващите реалности на енергетиката от следващото поколение. Защото макар да сме сигурни, че днешната ни въглеводородна енергийна система постепенно се срива — и че проблеми като изчерпването на петролните залежи и промените в климата само ще се влошават, — все още не знаем какви ще бъдат горивата и технологиите на бъдещето. Сблъскваме се не само с тежкия проблем за дългосрочните доставки на петрол и газ, но дори те да бяха неизчерпаеми, тези въглеводороди разрушават нашия климат. Газът може да стане преходно гориво, „мост“ между днешната система и онова, което ще дойде в бъдеще. Но дори самото понятие „мост“ показва временния характер на природния газ — рано или късно човекът ще трябва да тласне енергийната революция към следващото стъпало и да измисли нови начини за получаване на енергия, които ще създават по-малко проблеми с дългосрочните доставки и политическата стабилност, няма да отделят въглерод в околната среда, ще бъдат достатъчно евтини и бързи и ще предлагат надежда за предотвратяване на бедствия като промените в климата.

Колко бързо може да стане това? Според Междуправителствения съвет на ООН за промените в климата, ако искаме да запазим концентрацията на въглеродния диоксид под червената линия, би трябвало до 2030 г. една седма от енергията да се произвежда по нови, безвъглеродни технологии. До 2050 г. този дял трябва да нарасне до една трета, а до 2075 г. да стане над 50 процента.

Засега нашият напредък към горепосочените цели едва ли може да се нарече окуражителен. Въпреки „експлозията“ на нови енергийни технологии — от горивните клетки и водораслите, произвеждащи водород, до методите за изтегляне на въглерода от въглищата — и въпреки впечатляващото разпространение на вятърните и слънчевите индустрии става все по-ясно, че новата, алтернативната безвъглеродна енергетика няма да стане реалност в скоро време.

Водородните горивни клетки и технологията за производство на водорода, с който ще работят, са отдалечени на няколко десетилетия от масово приложение. Ядрената енергетика има толкова много технически, икономически и политически проблеми, че бъдещето й е доста съмнително. Широкото използване на т.нар. добра ядрена енергия — енергията на термоядрения синтез, ще стане реалност, по мнението на специалистите, след не по-малко от век. Остават ни „възобновяемите“ — хидроенергията, геотермалната, слънчевата и вятърната енергия, биомасата, енергията на приливите и още десетина много интригуващи технологии, при които картината е още по-ненадеждна. Днес възобновяемите източници осигуряват едва 8 процента от световното производство на енергия — 7 процента от водноелектрически централи (ВЕЦ), повечето от останалото се получава от растения, слама и друга биомаса, която се рафинира до горива като етанол или изгаря за производство на пара и в „когенераторни“ електроцентрали. Прословутите вятърни генератори и соларни панели, които често наричаме „алтернатива“, дават общо по-малко от 0,5 процента от световното производство на енергия. Ако съберем всички соларни фотоволтаични клетки, които в момента се използват по света, получаваме около 2000 мегавата — колкото два теца на въглища.

Защо въпреки усилията през последните 30 години алтернативите имат толкова малък пазарен дял? Една от очевидните причини е, твърдят техните привърженици, че алтернативните източници се борят срещу силна, консервативна енергийна върхушка. Секторите, които печелят от въглеводородната енергетика (и политиците, които пък печелят от тези сектори), имат нулев интерес от появата на нови, конкурентни технологии или от новата, по-децентрализирана енергийна система, която те ще създадат.

Десетилетия наред, казват привържениците на алтернативните енергийни източници, енергийната върхушка употребява политическото си влияние, за да не допуснат алтернативите до пазара (например чрез държавни субсидии и данъчни отстъпки, които поддържат цените на въглеводородите изкуствено ниски). Тази върхушка употребява и своята голяма демагогия, за да омаловажава перспективата за икономика, базирана на възобновяемите енергийни източници. „След години може да имаме в изобилие алтернативни горива, но засега не сме в позиция да заложим на подобна възможност икономиката си и нашия начин на живот. Засега трябва да възприемаме фактите такива, каквито са“, каза вицепрезидентът Дик Чейни, бившият петролен магнат, при публикуването на новия план на Белия дом за енергетиката през 2000 г. А според Чейни и останалите в енергийната върхушка „фактите, такива каквито са“, означават петрол, газ и въглища.

Но има и други причини за бавното налагане на алтернативната енергия — причини, несвързани с алчността и лицемерието на хората или с консервативността на дадена система. Макар да имат огромен потенциал, повечето от алтернативните технологии не са готови да заемат първо място сред енергоизточниците. Независимо от десетилетните изследвания и въпреки, че напоследък те отбелязват бум, сравним с този на компютрите и клетъчните телефони, всеки от алтернативните енергийни източници страда от сериозни инженерни или икономически недостатъци. Автомобилните горивни клетки са все още много скъпи в сравнение с всеки бензинов двигател. Ще минат десетилетия, преди да станат конкурентни. На слънчевата енергия бяха посветени почти 30 години изследвания и развой и много милиони долари, но тя е все още 5 пъти по-скъпа от енергията, произведена от въглища. Отвъд въпроса за цената, тези технологии имат вътрешноприсъщи недостатъци, свързани с качеството на енергията, която произвеждат. Те не могат да се използват винаги и навсякъде. Всичко това пречи да заемат главна позиция в бъдещия енергетичен микс.

Може би тези ограничения ще се окажат преодолими. Но когато изследваме променливия пейзаж на новата енергетика, става ясно, че така нужната ни революция в алтернативните енергоизточници си остава несигурна и рискована, както всичко останало в нашето енергийно бъдеще.

 

 

В Южна Германия, на няколко мили от границата с Франция, технически грамотният турист може да си наеме гид и да обиколи Фрайбург, първия „соларен град“ в света. Тук, в центъра на немското винопроизводство, можете да се качите на маршрутно такси и да разгледате жп гарата, която работи изцяло със захранване от слънчеви панели, или редиците от енергийноефективни къщи с фотоволтаични системи на покривите. На близкия хълм, който гледа към безкрайните лозя край града, се извисява световноизвестната сграда „Хелиотроп“ — високотехнологично цилиндрично съоръжение, което се върти, следвайки слънцето. А през това време екскурзоводът (в моя случай това беше висок, слаб германец на име Юрген) ви обяснява как преди повече от 30 години Фрайбург дал началото на екологичното движение в Германия.

В околностите на града е изграден разкошен комплекс. Юрген спира микробуса пред елегантна структура от стъкло и фотоволтаични панели. Това е институтът „Фраунхофер“ за слънчеви енергийни системи, един от водещите европейски институти в соларната революция. Всеки ден неколкостотин от най-добрите учени, инженери и техници на света се трудят тук в усилие да постигнат най-после дълго чакания пробив, след който слънчевата енергия ще развие своя потенциал. Един от текущите проекти представлява трето поколение фотоволтаична клетка, която ще произвежда два пъти повече енергия от сегашните. „От всички възобновяеми източници слънчевият има най-голям потенциал — обяснява Йоахим Лутер, енергичният директор на института с посребрени коси. — По една проста причина: слънчевата светлина е навсякъде.“

За Лутер и другите застъпници на тази алтернатива слънчевата енергия е пътят към следващото поколение в енергетиката. Слънчевата енергия е в изобилие. Нейното производство не отделя ни въглерод, ни нещо друго. Тя дава най-широко използваната енергия — електричеството. Това е най-чистата технология в енергетиката. А тя, както знаем, страда от отделянето на големи количества въглероден диоксид и други парникови газове. Соларните съоръжения, независимо от мащаба си — от покривните конструкции във Фрайбург до безкрайните соларни панели в пустинята Мохаве^[2], — са основа за изграждане на наистина децентрализирана енергийна система, в която производството на енергия ще се управлява на местно ниво и дори индивидуално, на ниво домакинства, а не от централизирани корпоративни или държавни компании за топлофикация и електроразпределение.

А най-важното е, че соларната технология, в която отсъства изгаряне на въглеводороди, е единствената надежда за задоволяване на големите нужди от електричество, които до 2050 г. ще достигнат до 28 000 мегавата (28 теравата). Енергията на водата например има ограничени възможности за икономически растеж. Повечето от най-подходящите места за водноелектрически комплекси в индустриализираните държави вече са употребени, а развиващите се страни рядко могат да си позволят прекомерно високите разходи за строеж на язовири. Геотермалната енергия, която използва горещи подводни води за производство на електричество, е обещаващо решение за някои места по света, например Исландия. Но тя едва ли някога ще достигне повече от 2 процента от световното производство на електроенергия, и то не по-рано от 2020 година. Количеството енергия, което може да се произведе от биомаса, е ограничено от оскъдната обработваема площ, която може да се задели за отглеждане на енергийни култури. За разлика от тях, слънчевата енергия е теоретично ограничена само от количеството слънчева светлина и площта за соларни панели. На теория достатъчно е слънчевата светлина, която пада само на 15 процента от земната повърхност, да бъде уловена, за да захрани по-голяма част от индустриализирания свят. „Единствената технология, която може да осигури 28 теравата чиста енергия до 2050 г., е слънчевата — настоява Джон Търнър, експерт по алтернативни енергийни източници в Националната лаборатория по възобновяема енергия в Голдън, Колорадо. — Всъщност няма никакви пречки да го направим още сега, освен че ще бъде изключително скъпа.“

Слънчевата енергия се натъква на две препятствия — невъзможната й цена и лошата репутация, която рухна през 70-те години. Поради това в очите на играчите в енергийния бизнес слънчевата енергия не е привлекателна алтернатива. Преди трийсетина години, в пика на световната енергийна криза, западните правителства поеха риска да повярват, че слънчевата енергия ще освободи техните икономики от зависимостта им от арабски петрол. Правителствата заделиха значителни субсидии за изследвания и развой в тази област. Чрез данъчни облекчения гражданите и компаниите бяха насърчавани да купуват соларно оборудване. Домакинства, чиито соларни панели произвеждаха прекалено много енергия, можеха да продават излишъка на компаниите за комунални услуги, които пък бяха задължени със закон да я купуват. При такава сигурност на соларния пазар на този пазар скочиха и повечето от големите петролни корпорации, сред които „Ексън“, „Арко“ и „Мобил“. Те направиха големи инвестиции във фотоволтаичното производство на електричество, за да си гарантират, че ако слънчевата енергия успее, Големият петрол ще притежава и този нов пазар.

До началото на 90-те години обаче соларният бум рухна. Въпреки инвестираните над 3 милиарда долара изследователите така и не можаха да постигнат нужните подобрения на фотоелементите, от които зависеше производството на фотоелектричество. Най-добрите фотоволтаични клетки на пазара едва достигнаха КПД от 10 процента. Това означава, че само 10 процента от слънчевата светлина, която пада върху клетката, се превръща в използваемо електричество. Имаха и други слабости. Разходите за производство на силициевите фотоволтаични клетки непрекъснато растяха. Освен това през нощта, в облачни дни и на голяма надморска височина те не могат да работят — слънчевата енергия може да се произвежда само на пресекулки. Дори в слънчеви райони средната фотоволтаична клетка може да функционира с максималния си капацитет само 22 процента от времето — тоест около 2000 часа годишно. За разлика от нея една ТЕЦ на въглища може да работи с максималния си капацитет 90 процента от времето.

Предвид всичко това соларните клетки все още не могат да се конкурират на пазара на енергийни технологии, въпреки че „суровината“ — слънчевата светлина — е безплатна. До 1994 г. капиталовите разходи, т.е. разходите за закупуване и финансиране на една фотоволтаична система, все още възлизаха само на 8 долара на ват, генериран от нея. Тоест една такава система с мощност 50 киловата, достатъчна да захрани 10 американски къщи, струваше 400 хиляди долара. За да се изплати подобна инвестиция и свързаното с нея по-нататъшно финансиране, електричеството, което тя генерира, трябва да се продава за 50 цента/квч, т.е. 14 пъти по-скъпо от електроенергията на една ТЕЦ на въглища, чиито капиталови разходи са 1,5 долара на инсталиран ват^[3]. Колкото до енергийните пазари, слънчевата енергия никога няма да стане конкурентоспособна на въглищата, газа, петрола и ядрената енергия, макар че соларните панели може да се окажат подходящи за миниатюрни пазарни ниши, в които конвенционалната енергия е недостъпна. Така или иначе до средата на 90-те години енергетиката бе отписала слънчевата енергия.

Въпреки това през 1995 г. тя за малко не получи тласък. Тогава Япония, страната с едни от най-високите цени на електричеството в индустриализирания свят, обяви амбициозна програма за субсидиране и инсталиране на милиони фотоволтаични системи, предназначени за покриви на частни жилища. Две години по-късно току-що избраната в управлението на Германия Зелена партия прокара подобен закон през Бундестага. Подкрепен от тези развития, глобалният пазар на соларни панели започна да расте. Само през 2002 г. Япония инсталира 25 хиляди фотосоларни покривни конструкции. Между 1995 и 2002 г. инсталираната мощност нарасна от 80 на 500 мегавата годишно. Днес слънчевата енергия расте с около 30 процента годишно — колкото клетъчните телефони в периода на своя пазарен пробив. Бизнесът забеляза това. „Бритиш Петролиъм“ и „Шел“ направиха големи нови инвестиции в соларната технология, а японски фирми за електроника като „Шарп“, „Киосера“ и „Санио“ се стремят към лидерското място в този бранш.

С увеличаване на обема слънчевата енергия неизбежно поевтиня. При всяко удвояване на продажбите производствените разходи падат с около 10 процента, а откритията на нови материали и развитието в проектирането на интегрални схеми повишиха силно ефективността им. Днес компаниите произвеждат нов тип тънък фотоволтаичен „филм“, който може да се монтира на прозорци или върху стените на жилищните сгради, с което цели небостъргачи и стадиони могат да станат електрогенератори. Институтът „Фраунхофер“ работи върху следващото поколение, „многослойната“ фотоволтаична клетка, чийто КПД теоретично е 40 процента — два пъти по-голям от този на клетките, които в момента се продават на пазара.

Успоредно с намаляващите производствени разходи, подобрената ефективност допринася за конкурентоспособността на тези елементи. „Слънчевата енергия е все още 4 пъти по-скъпа от ядрената енергия и 3 пъти по-скъпа от електроенергията, получена с природен газ“, казва Пол Мейкок, бивш директор на отдела за слънчева енергия в Министерството на енергетиката, а днес редактор на индустриалното списание „Фотоволтаик Енерджи“. Мейкок настоява обаче, че фотоволтаичната технология, способна да произвежда три пъти по-евтино електричество, вече е постигната на лабораторно ниво и със сигурност ще бъде реалност до 2010 г. Според европейската енергийна компания РВЕ при все по-широкото разпространение на икономиите от мащаба слънчевата енергия се движи бързо към 1 долар на ват инсталирана мощност, което в страни с повече слънчеви дни и ниски лихвени равнища дава около 8 цента на киловатчас. „Значи е близо до конкурентността на природния газ — казва Мейкок. Той вярва, че оставащата разлика в разходите може да бъде наваксана просто чрез увеличаване на производствените обеми. — Не говоря за технологичен скок, а само за икономия от мащаба, която може да ни доближи до икономиката на природния газ.“

Професор Лутер от института „Фраунхофер“ е съгласен. Ако сегашната тенденция се запази, слънчевата енергия може съвсем скоро да стане рентабилна, при това без държавни субсидии, в страни с голям брой слънчеви дни, например в Средиземноморието, Близкия изток и югозападните области на САЩ. Глен Хамър, изпълнителен директор на базираната в САЩ Асоциация на фотоволтаичните производители, е още по-голям оптимист. През 2003 г., когато в САЩ се усети за първи път недостиг на природен газ, Хамър направи анализ, според който до 2005 г. слънчевата енергия ще може да облекчава до една трета от дефицита на газ с чиста, възобновяема енергия от слънцето.

 

 

Ако тръгнете на запад от град Вала Вала, покрай тъмните пелинови храсти по границата между Вашингтон и Орегон и след 40 мили завиете наляво от магистралата по мръсния коларски път, скоро ще се озовете пред най-големия вятърен парк в света — „Стейтлайн Уинд Фарм“, чието строителство започна през 2001 година. Днес той се шири на 70 кв. мили и има 454 вятърни генератора. Всеки от тях е висок 53 метра и на върха си има елегантна турбина, марка „Веста V47“, с три гигантски перки. Когато вятърът от прерията духне със 7 мили в час, сензорите обръщат турбините към бриза и перките от фибростъкло се завъртат. При скорост на вятъра 13 мили/ч, започва производството на електричество. При 30 мили/ч турбините достигат максималния си капацитет — всяка произвежда по 660 киловата — достатъчно за захранването на 150 жилища в САЩ и 300 жилища в Европа.

Технически погледнато, „Стейтлайн“ може да произведе общо 300 мегавата. Неговият собственик, компанията „Флорида Пауър енд Лайт“, продава тази енергия на едро по 3 цента за киловат — доста по-скъпо от електроенергията, произведена от въглища, но с 30 процента по-евтино от електроенергията от природен газ. „Вятърната електроенергия излиза от пазарната си ниша и тръгва към конвенционалния пазар“, казва Джан Джонсън, говорителка на компанията „Пи Пи Ем Енерджи“ в Орегон, която купува електроенергията от „Стейтлайн“ и други вятърни паркове, после я продава на електроразпределителните компании. „Вече няма малки вятърни турбини. Една ферма с мощност 300 мегавата изглежда също както една ТЕЦ на въглища“, обяснява тя.

Ако слънчевата енергия е бъдеща алтернатива, вятърната енергия е алтернатива в настоящето. По хълмовете на Испания или в ледените води покрай бреговете на Холандия, в планините на Калифорния и дори в Китай кулите на вятърните генератори са най-новият елемент в пейзажа. Те стават все по-значима сила и на енергийния пазар. Само през 2002 г. инвеститорите са похарчили 7 милиарда долара за инсталиране на вятърно оборудване с капацитет 7 хиляди мегавата — достатъчно за захранване на 3,9 милиона жилища в Европа. В глобалното производство на електричество днес вятърната енергия има дял едва от 0,4 процента, но пазарът на електричество от вятъра се удвоява на всеки две години и половина. До 2012 г. то може да задоволява 12 процента от глобалните потребности от електроенергия и ще носи приходи от приблизително 72 милиарда долара на своите производители. „Етикетът «алтренативна» не подхожда за вятърната технология — тя е много стара“, казва Корин Миле, изпълнителен директор на Европейската асоциация за вятърна енергия. Това е съвсем конвенционална енергия, смята тя.

Причините за нейния успех се виждат лесно. Слънчевата енергия зависи от сложни фотоволтаични клетки, а вятърната технология е една от най-простите в света — стандартната вятърна турбина, качена на върха на кула и три големи перки, които се въртят около ос. Те движат генератор, който произвежда електричество — по същия начин, по който един язовир го прави. Колкото по-силно духа вятърът, толкова повече електричество се произвежда. Няма никакви непреодолими технологични бариери. Подобренията, направени през последното десетилетие, включват олекотяване на перките, компютърно обръщане на перките към вятъра, по-високи кули, които да ловят по-силни ветрове и по-големи турбини. През 80-те години една стандартна вятърна турбина произвеждаше 100 киловата. Днешните турбини дават средно по 1,2 мегавата — достатъчно за захранване на 620 жилища. Вече се разработват 4-мегаватови турбини за морско базиране.

С други думи, докато слънчевата енергия ще трябва да почака за технологичен пробив и пазарен растеж, за да свали разходите си, разходите във вятърната технология зависят почти изцяло от мащаба — т.е. от броя на турбините, които се произвеждат и продават. Понеже използването на вятъра за производство на електричество се разраства, тези разходи могат само да намаляват. В наши дни например един ват инсталирана мощност струва два пъти повече, отколкото при тецовете на въглища и 4 пъти повече, отколкото при тецовете на природен газ. Но тези разлики крият най-важното — строителството на тецовете на въглища и газ може да е по-евтино, но те потребяват гориво. До края на експлоатационния период на една ТЕЦ разходите за гориво съставляват обикновено 50 процента от капиталовите разходи за строежа й, ако не и повече. За разлика от тях вятърните турбини нямат разходи за гориво. Техните разходи включват само производството, инсталацията, купуването на недвижимите имоти за монтирането и финансирането им.

Това значи, че докато енергията от природния газ и въглищата може да поскъпва с времето (когато цените на горивата растат), вятърната енергия може само да поевтинява и да става по-конкурентна благодарение на нарастване на производството на турбини, което смъква капиталовите разходи. Днес себестойността на електричеството от вятърни генератори е около 4,8 цента за киловатчас — с 2 цента повече от цената на едро на електричеството, произведено с въглища, природен газ, АЕЦ или ВЕЦ. Но според повечето експерти тази малка разлика ще изчезне с навлизането на вятърните турбини в масово производство. Те вече са с 20 процента по-евтини, отколкото през 1998 г. До 2010 г. производствените разходи трябва да паднат толкова, че цената на тока да падне до 3 цента и оттам нататък вятърната енергия ще бъде напълно конкурентна практически на всеки пазар.

Междувременно Германия, Съединените щати и други държави поддържат ускорението с различни субсидии и данъчни кредити за комуналните фирми, които продават вятърна енергия. В САЩ тези компании получават данъчен кредит от 1,8 цента на киловатчас — достатъчен, за да я направи конкурентна на конвенционалните енергоизточници, особено при днешните високи цени на природния газ. Не е чудно, че при такова гарантиране на печалбите много инвеститори се обръщат към вятърната енергетика, а вятърните паркове растат по света като големи, чудновати гори.

Тяхната привлекателност не е само в държавните субсидии. Вятърната енергия няма разходи за гориво, инвеститорите не поемат „ценови риск“, който дебне продавачите на конвенционална енергия. Благодарение на това собствениците на вятърни паркове могат да сключват дългосрочни договори за продажба на електричество — за 10, 20 и дори 30 години, и да имат сигурност, че ще получават стабилна възвръщаемост, без страх от внезапни ценови шокове на „горивото“, което ползват. За разлика от тях една ТЕЦ на природен газ ще трябва да преживее многократни колебания на операционните разходи, т.е. в цената на горивото в хода на своя 30-годишен експлоатационен живот. Да не говорим, че по принцип много тецове на газ се оказват далеч по-малко печеливши, отколкото техните инвеститори са се надявали.

Вятърната технология е и по-гъвкава от конвенционалните, защото може да се изгражда на модулен принцип. Една вятърна турбина може да функционира сама толкова добре, колкото и във ферма с още десетки такива. Това осигурява на производителите голяма степен на гъвкавост. За да бъде рентабилна, една ТЕЦ на природен газ трябва да има генераторен капацитет от поне 100 мегавата. За ТЕЦ на въглища този минимум е 1000 мегавата. Вятърните генератори обаче могат да имат всякакъв капацитет. В германския град Кил работи една-единствена вятърна турбина. В най-големия вятърен парк на света, „Стейтлайн“ в САЩ, въртят перки стотици турбини. Този модулен капацитет е идеален за децентрализиране на енергетиката. Вятърни кули могат да се въртят в задния двор на всяка къща, на покрива на небостъргач, някои предлагат вятърни генератори да се монтират и на петролните платформи, за да се използват силните ветрове в открито море.

Строежът на една турбина в ТЕЦ на газ или един реактор на АЕЦ струва някъде от 400 милиона до 2 милиарда долара (в случая на ТЕЦ на въглища и АЕЦ получаването на лиценз за производство на енергия и строежът на централата могат да отнемат седем до десет години). За разлика от тях вятърната турбина може да се инсталира бързо според пазарните условия. „Доставката на турбините става за по-малко от година — твърди Крис Флавин, експерт по алтернативни енергийни източници от Вашингтон. — То е по-скоро като да си поръчаш хладилник, отколкото електроцентрала.“

Капацитетът на един вятърен парк, планиран първоначално за 300 мегавата, може много лесно да бъде намален до 150 мегавата или увеличен до 450 мегавата според пазарното търсене в региона, без особени загуби за електроразпределителната фирма. И понеже вятърните турбини не отделят вредни газове, те са особено привлекателни за компаниите, които се надяват да получат кредити за намаляване емисиите на въглероден диоксид. На днешните енергийни пазари с постоянно растящото търсене на електричество, където обаче високите цени на газа, проблемите на околната среда и изменчивостта на цените на горивата правят строителството на нови централи на газ и въглища непривлекателно, вятърната енергия започва да изглежда все по-разумна, подчертава Флавин. „Ако сте енергийна компания, която трябва да разширява доставките, но не можете да построите централа на въглища, не ви е възможно да изградите АЕЦ, а газовите централи ви плашат със своя «ценови риск», няма да имате друг избор“, обяснява той.

Предимствата на вятърната енергия и щедрите държавни субсидии за нея обясняват защо броят на вятърните паркове расте по-бързо от броя на газовите централи. Не е чудно, че компании като „Дженерал Илектрик“ и „Веста“ увеличават производството на вятърни турбини и разширяват гамата от модели. Благодарение на бързо растящото производство цените на отделните елементи падат толкова ускорено, че се очаква до края на 2008 г. вятърната електроенергия да стане конкурентна на конвенционалните енергии, с изключение на тока, произведен от ВЕЦ.

В някои случаи вятърната енергия е вече конкурентна и без държавни субсидии. По време на енергийната криза в САЩ през 1999 и 2000 г., когато в западните щати цените на едро на тока скочиха до 25 цента на киловатчас, много регионални електроразпределителни предприятия стартираха амбициозни планове за строеж на вятърни паркове. После, когато цените на тока паднаха, много от тези проекти бяха забравени, но в наши дни, при перспективата за поскъпване на газа и електроенергията, вятърът отново става привлекателен.

Вятърът завзема все по-голям дял на глобалния енергиен пазар. Наблюдава се интересна динамика. Големите количества смъкват цените и самият растеж става цел — печалбите на дадена енергийна компания започват да зависят все повече от бързината, с която тя разширява вятърния си портфейл с добавяне на нови машини и нови ферми. Така вятърът става ново „бойно поле“, на което енергийните гиганти се бият за по-голям пазарен дял, съкращават разходите си и тласкат вятърната електроенергия към нови и нови пазари. А това е точно импулсът, от който този енергоизточник има нужда. Големи корпорации като „Дженерал Илектрик“ се бият с играчи от нишите като „Веста“, за да станат „боинга“ на вятърната индустрия. От „Пасифик Газ енд Илектрик“ до германската РВЕ компании се борят да станат следващият голям доставчик на вятърна енергия.

Тази индустрия става все по-печеливша, а това я прави и потенциална политическа сила. Вятърните лобисти се бият за повече политически протекции и подкрепа с лобистите на изкопаемите горива и лобитата на ядрената енергетика. Вятърните лобисти са по-добре подготвени да се преборят за по-благоприятно законодателство и да убедят конгресмените, чувствителни към зелената енергия. Всичко това от своя страна също допринася за растежа на тази индустрия. Един германски експерт сподели с мен: „Днес в Германия при всеки дебат за енергетиката или за закон, свързан с нея, вятърното лоби влиза и се опитва да поеме контрола над дебата.“

Всичко това внася нова политическа динамика, отбелязва Флавин, който предвижда, че в скоро време „големите играчи ще бъдат заинтересовани да запазят темпото на този растеж“.

При тези перспективи е ясно защо привържениците на вятърната и слънчевата енергия вярват в бъдещето на „възобновяемите енергийни източници“ и защо пренебрегват далеч по-мрачните прогнози на привържениците на конвенционалните енергоносители. Групи като Европейската асоциация за вятърна енергия смятат, че ако снижаването на производствените разходи се запази, до 2020 г. вятърната енергия ще задоволява 12 процента от глобалните енергийни потребности. Други смятат, че този процент ще е по-висок. При сегашните тенденции в разходите и ефективността и ако предположим, че политическият натиск за намаляване на парниковите емисии се запази, потенциалът на възобновяемите енергоизточници ще изпъкне. Пазарът на вятърна енергия расте с една трета годишно — с такова темпо, че количеството на инсталираните нови вятърни мощности, измерено в мегавати годишно, надвишава количеството на нови газови мощности. Слънчевата енергия, макар и да изостава значително от вятъра, също има своите постижения — растеж от около 30 процента годишно. Подобни стойности не са устойчиви и не могат да бъдат поддържани дългосрочно, но и растеж от типичните 10 процента е достатъчен, за да осигури на вятърната и слънчевата енергия достатъчно значим пазарен дял до 2020 година.

От тази точка нататък, казва експертът по възобновяеми източници Джим Маккензи, слънчевата и вятърната енергия ще могат да се състезават с конвенционалните енергоизточници и особено с тези, които отделят много въглероден диоксид като въглищата. До към 2030 г. слънцето и вятърът ще осигуряват около една пета от потреблението в индустриализирания свят, смятат анализатори. Тя може дори да получи разпространение и в развиващия се свят, където възобновяемите енергоизточници могат да донесат електроенергия в райони, отдалечени от големите центрове. Маккензи, който е бивш служител на Съвета за качествена околна среда на Белия дом, смята, че в САЩ до 2100 г. възобновяемите източници могат напълно да изместят конвенционалните, а преди средата на този век да фиксират на определено ниво пика на емисиите на въглероден диоксид.

 

 

Ако възобновяемите източници могат да заменят изкопаемите горива с чиста, децентрализирана енергия, защо е тази тревога за енергийната сигурност и климата? Защото, както признават и най-яростните им привърженици, слънчевата и вятърната енергия имат съществени ограничения. Както слънчевите клетки, така и вятърните паркове заемат големи пространства, изискват и други ресурси. Вятърните паркове провокират политическа опозиция. Най-добрите условия за тези два енергоизточника са слабо населените региони — горната област на Средния запад в САЩ често бива наричана „Саудитската Арабия на вятърната енергия“. Но отдалечеността на тези места може да бъде и слабост на технологията, защото генерираната енергия трябва да бъде пренасяна на дълги разстояния до пазарите. Освен това електричеството, което произвеждат, може да е „чисто“, но оборудването, което го генерира, има своята екологична цена. Фотоволтаичните клетки са полупроводници, при чието производство се отделят кадмий и други токсични вещества.

Другият проблем става очевиден, когато разгледаме разходите по-подробно. Вятърната и слънчевата технология стават все по-евтини, но техните привърженици често пренебрегват факта, че техните конкуренти също поевтиняват и ще продължат да поевтиняват в бъдеще. Горивните клетки на автомобилите трябва да се състезават с постоянно усъвършенстваните двигатели с вътрешно горене. От година на година намаляват вредните емисии, отделяни от тецовете на въглища и газ, които стават все по-ефективни. Възобновяемите източници са също уязвими на внезапни колебания на цените — ако цените на газа паднат, вятърът и слънцето ще загубят доста от своето пазарно предимство. Възобновяемите източници са уязвими и от политическа гледна точка — ако бъдат лишени от държавните субсидии, които получават, сегашното им разпространение веднага ще спре и самата вероятност за подобно събитие кара инвеститорите да гледат в друга посока.

Оказва се, че изброените дотук недостатъци не са най-тежкото предизвикателство пред възобновяемите източници. Главната причина, заради която енергийните компании предпочитат въглища, петрол, газ и ядрена енергия, или поне енергия от вецове, е, защото са надеждни. Една ТЕЦ на въглища или газ, проектирана за 1200 мегавата, осигурява 90 процента от проектната си мощност през цялата година. Една АЕЦ осигурява 80 процента. Подобна сигурност на производството — денонощно, през цялата година, е причината, заради която енергоразпределителните компании предпочитат енергията, произведена от ТЕЦ на въглища и газ, АЕЦ и ВЕЦ, която обезпечава основното им натоварване, защото хората потребяват енергия през цялото денонощие, 365 дни в годината.

За разлика от тях вятърната и слънчевата технология страдат от временни прекъсвания. Те не произвеждат 24 часа в денонощието, нито могат да работят с максималната си мощ, когато е нужно. Например една вятърна турбина с мощност 1 мегават ще произведе 1 мегават енергия само когато вятърът е достатъчно силен. Нейната средна продуктивност ще бъде значително по-малка, защото средната скорост на ветровете през годината е по-малка. Поради това средният „капацитет“ на един вятърен парк може да се окаже едва 45 процента от максималния в области със силни ветрове като Испания или щата Уайоминг и обикновено не надхвърля 33 процента, т.е. една трета от работния капацитет на една газова ТЕЦ. Следователно, ако една енергоразпределителна компания иска да добави 100 мегавата вятърна енергия към своя портфейл, тя трябва да инсталира вятърни мощности от 250 мегавата и да покрие огромните допълнителни разходи за тях.

Слънчевата енергия има още по-малък капацитет — около 20 процента. Това означава, че за да произведете 100 мегавата електричество, трябва да инсталирате фотоволтаични панели с проектна мощност от 500 мегавата. Този излишен капацитет е голям проблем за привържениците на възобновяемите източници, особено в епохата на дерегулацията на енергетиката, която не позволява на енергийните предприятия да поемат такива големи излишъци от производствен капацитет.

Започваме да съзираме първите пукнатини в розовия сценарий за възобновяемите източници. Дори енергийните компании да се съгласят да инсталират излишен капацитет, строителството на повече вятърни турбини и повече фотоволтаични панели няма да компенсира ниската продуктивност на възобновяемите енергоизточници. Както вятърната, така и слънчевата енергия са лишени от едно качество, наречено доставимост — за разлика от ТЕЦ на въглища, от който можеш да поискаш енергия по всяко време на денонощието, независимо от метеорологичните условия, вятърната и слънчевата технологии не са толкова надеждни. Слънчевата енергия просто не се произвежда през нощта и в облачни дни. Вятърът е още по-ненадежден. Вярно е, че метеоролозите стават все по-добри в предсказването дали в даден ден в дадена област ще има вятър, колко ще продължи и с каква сила ще духа, „все още не можем да предскажем дали утре в 10,00 часа ще има вятър, или не“, казва Том Озбърн, експерт по възобновяеми енергоизточници в държавната електроразпределителна компания в Боунвил, на тихоокеанското крайбрежие на САЩ. Компанията, която притежава и купува общо 200 мегавата вятърна енергия и обмисля да увеличи значително количеството й, е намерила начин да се справи с непредсказуемостта на тази технология. Примерно компютъризираните разписания й позволяват да забави доставката на енергия от даден вятърен парк до 30 минути преди определения в разписанието момент. Ако вятърът има необходимата сила, доставката се извършва. Ако не, компанията взема енергията от някой друг близък източник, например газова или въглищна електроцентрала, или от някоя ВЕЦ в северозападната част на тихоокеанското крайбрежие. Така разходите, предизвикани от непредсказуемостта на вятърната технология, се оказват по-малки, отколкото скептиците предвиждат. Според Озбърн само в 10 процента от случаите компанията не изпълнява графика за продажба на вятърна енергия.

Но все пак ако сте потребител и плащате за доставките на енергия, 10 процента ще бъдат много пари за вас. Затова компаниите, доставящи енергия, ще трябва да се застраховат с други, резервни източници на енергия, за които плащат, но които стоят бездейни, докато се наложи да заработят. Колко мощност е необходима за целта, зависи от качеството на слънчевата и вятърната технология и припокриването им. (Например в някои места като Северна Германия преобладават нощните ветрове, които компенсират липсата на слънчева енергия по това време на денонощието.) Според експертите вятърът и слънцето могат да осигурят средно не повече от 20 процента от консумираната в даден регион енергия. Над тази точка непостоянството на тези две технологии предизвиква твърде много прекъсвания на тока или разходите за поддържане на необходимия минимален резервен капацитет са толкова големи, че компаниите, които не искат да допускат прекъсвания на тока, повишаване на цените или други недостатъци, които могат да привлекат вниманието на регулаторните органи в ерата след скандала „Енрон“, се отказват от тези две възобновяеми технологии.

Някои анализатори в областта на енергетиката като Гари Стоукс, директор на Съвместния американски университет за глобална промяна в Мериленд, изразяват тревога, че тези ограничения създават естествена бариера пред разпространението на вятърната и слънчевата енергия. „Смятаме, че тези две технологии ще достигнат максималното си разпространение около 2030 г. В този контекст главният въпрос за алтернативната енергия е не кои възобновяеми източници да развиваме или колко бързо могат да се разпространява енергопотреблението от тях, а какво да правим с онези 80 процента от пазара, които възобновяемите източници не могат да снабдяват сами“, казва той.

 

 

Тук, разбира се, на сцената отново излиза водородът. В глава 3 разгледахме как той може ефективно да замени петрола в транспортния сектор. На тази арена стойността на водорода е в удивителната му способност да носи и държи енергия, която в нужния момент да се превърне в електричество посредством горивна клетка. Това свойство осигурява липсващото звено между възобновяемите технологии и икономиката, която може да се изгради върху тях, казват привържениците им.

По-конкретно, ако използваме електричество от соларни панели и вятърни паркове за производство на водород, ще преодолеем паузите, в които вятърът и слънцето не генерират енергия. Благодарение на водородните си запаси комуналните компании ще могат да „надстроят“ капацитета на своето вятърно и слънчево оборудване, което ще им позволи да произвеждат огромни количества енергия в моментите на силен вятър и ярко слънце, а после с помощта на индустриални по мащаб електролизатори да превръщат това излишно количество електричество във водород.

От 80-те години на миналия век този образ на водородната икономика докарва до екстаз нейните защитници. Те рисуват картината на глобална система от соларни панели, вятърни фирми и други възобновяеми източници, всичките свързани в мрежа от електролизатори. В този сценарий евтините източници (поне след като се платят всички електролизатори, горивни клетки и останалата инфраструктура) и тяхното изобилие едновременно ще решат проблемите с вредните емисии и зависимостта от вносен петрол. Маккензи например е изчислил, че разработването на водородни резерви ще позволи на вятърната и слънчевата технология да растат толкова бързо, че максимумът на емисиите на въглероден диоксид ще бъде достигнат през 2040 година.

Водородните складове ще бъдат първата стъпка към една наистина децентрализирана енергийна система. Компании и частни жилища със соларни панели на покривите ще могат да произвеждат електролитен водород, докато слънцето свети, и да го складират в подземни танкери. Този водород после ще бъде използван за гориво за захранване на офиса или жилището в периодите, когато слънцето не свети, или да бъде сипан в горивната клетка на колата. Такова оборудване може да функционира самостоятелно или да бъде свързано с местната електроразпределителна мрежа. Последното ще създаде онова, което Търнър от Националната лаборатория за възобновяеми енергоизточници нарича „регионална енергийна борса“.

В този модел моят собствен дом става нещо като миниелектроцентрала, със свръхефективни фотоволтаични клетки на покрива, а в мазето — електролизатор, който произвежда водород, плюс стационарни горивни клетки, които превръщат водорода в електричество. Системата ще се управлява компютърно с помощта на свързан с интернет софтуер, който може да се нарича „енергиен мениджър“. През деня, когато енергийните нужди на моето домакинство са малки, „енергийният мениджър“ ще шунтира къщата и по жиците ще отвежда излишното електричество, генерирано на покрива, към регионалната електроразпределителна мрежа, където регионалната електроразпределителна компания ще го купува от мен и ще го продава на индустриални потребители. През нощта, когато регионалното потребление на енергия е ниско, моят енергиен мениджър автоматично ще проверява в интернет какви са тарифите за електричество в района и ако са достатъчно ниски, ще купува от местната електроразпределителна компания част от нейната излишна енергия и с помощта на моя малък електролизатор ще го превръща във водород, който ще бъде складиран в резервоари под земята. С този водород аз ще мога да захранвам горивната клетка на колата си или ще го пращам в стационарната горивна клетка, която ще произведе електричество за домакинските ми нужди през нощта или в облачни дни, когато соларните панели на покрива не функционират. В даден момент моите водородни резервоари ще се напълнят догоре. Тогава „енергийният мениджър“ започва автоматично да превръща водорода в електричество и в момента, когато потреблението в района нарасне и цените се вдигнат, да го продава на местната електроразпределителна компания.

Въздействието на такива миниелектроцентрали ще бъде огромно. Според Търнър, ако една на десет или дори една на двадесет къщи в даден голям град има такава генераторна система, ще се изгради огромна енергийна база. „Да кажем, че вкъщи разполагате с водород за 15 часа енергозахранване с 3-киловатова горивна клетка. Ако умножим това по още 40 хиляди къщи, получаваме огромно количество налична енергия“, казва Търнър.

Както може да се очаква, не всеки е готов да се довери на визията за възобновяема водородна енергетика. Много експерти — ветерани по въпроса с възобновяемите енергоизточници и дори някои специалисти в областта на соларните елементи, изразяват сериозна загриженост относно възможността на фотоволтаичната технология да се усъвършенства с нужната бързина, така че да може да се конкурира ефективно на енергийния пазар. Тревожи ги дори самият мащаб на една бъдеща глобална икономика, базирана на вятърна и слънчева енергетика. Сумарният вятърен потенциал на планетата надвишава нуждите от електроенергия, които човечеството ще има през 2020 г., оценявани на около 26 милиона мегаватчаса. Съмнително е обаче дали вятърната технология ще може да задоволи повече от 12 процента от тези нужди, за което ще е нужно изграждането на над един милион едномегаватови вятърни турбини на обща стойност от 0,75 трилиона долара.

Дори и парите да не са проблем, самият мащаб на това начинание е плашещ. За строеж на една ТЕЦ на въглища с мощност 600 мегавата е нужна площ от няколко десетки акра. За изграждане на вятърен парк с мощност 300 мегавата, подобен на „Стейтлайн“, са нужни 70 квадратни мили. Това е така, защото вятърната технология има много по-малка „енергийна плътност“ — количеството енергия, произвеждано на единица площ от енергийното съоръжение — от ТЕЦ на въглища в случая. Енергийната плътност е в крайна сметка една от най-големите слабости на възобновяеми източници като вятъра и слънцето. При енергийно плътни източници като въглищата можете да произведете огромно количество енергия бързо, в относително малки, централизирани електроцентрали и да го разпределите сред градските потребители. Точно обратното се получава, ако се опитате да захраните голям град с възобновяеми енергоизточници, защото ще ви трябва огромна площ. Примерно за един средно голям град с един милион домакинства ще ви трябва вятърен парк на площ от хиляда квадратни мили. А както Вацлав Смил, експерт по енергетика в университета на Манитоба, посочва, в бъдеще по-голяма част от човечеството ще живее в градове с население от 10 милиона жители и повече, предимно във високи, гъсто разположени жилищни блокове. „Снабдяването на такива сгради с енергия от местни възобновяеми източници е или непрактично, или невъзможно“, казва Смил.

При слънчевата енергия положението е още по-лошо. Маккензи от Института по световни ресурси е изчислил, че в САЩ изграждането на водородна икономика на основата на днешната фотоволтаична технология ще изисква инсталирането на соларни панели с площ, надхвърляща десетки хиляди квадратни мили — на астрономическа цена, а новите електролизатори ще засилят потреблението на вода с 10 процента. „Можем да го направим, но ще ни излезе скъпо“, казва Маккензи.

Най-слабото звено във визията за водородната икономика, казват скептиците, са разходите за поддържане на резерви от водород. Дори ако предположим, че разходите за инсталиране на фотоволтаични клетки паднат достатъчно и те станат конкурентни на газа или въглищата, те отново ще скочат нагоре заради стойността на водородните резерви — електролизаторите, тръбопроводите и специалните резервоари. „Колко хиляди долара на мегават ще ви струва съхраняването на такава енергия?“, пита Стоукс. Той се опасява, че цената на водородните резерви ще торпилира шанса на възобновяемите източници да излязат на пазара и да изместят оттам въглеводородите като тяхна алтернатива. Смил е много по-конкретен. Предвид сегашната висока цена на слънчевата енергия, голямата несигурност при водорода и размера на днешната енергийна инфраструктура за изкопаеми горива, „в следващите няколко десетилетия няма да има алтернативен метод за замяна на изкопаемите горива, който да поеме голяма част от доставките, които днес осигуряваме с въглища или въглеводороди“, казва Смил.

 

 

По тази причина много от енергийните експерти смятат, че най-доброто, което можем да направим, не е да търсим заместител на въглеводородите, а да помислим как да направим употребата им по-чиста и по-конкретно — как да ги използваме така, че да не отделят въглерод. Енергийните и химическите компании от десетилетия „декарбонизират“ природния газ. Те използват прегрята пара за разцепване на молекулата на метана на водород и въглерод. Водородът се използва в индустриалния процес (и тук-таме за демонстрации на горивни клетки), а въглеродът просто се изхвърля в атмосферата под формата на въглероден диоксид. Напоследък изследователите експериментират методи за улавяне на въглерода и изолирането му (наричано „изолиране“) на безопасни места, например изоставени мини и нефтени кладенци или в дълбините на океаните, където той не може да достигне атмосферата и да задълбочи климатичните проблеми. Вярно, че природният газ е ограничен ресурс, особено на американския пазар, но улавянето на въглерода работи, поне на теория, за друго, изобилно изкопаемо гориво — въглищата.

Декарбонизацията на въглищата е сложен процес, който почива на стара идея — превръщането на въглищата в газ. Вместо да изгарят, както в повечето тецове, въглищата могат първо да бъдат рафинирани до състояние на синтетично течно гориво, подобно на „градския газ“, с който са светили градските фенери преди един век. Този синтетичен газ, наричан „сингаз“, е странна смес от водород, въглероден диоксид, въглероден моноокис и пара, със следи от метан, сяра и други примеси. Процесът завършва с прочистване на газа от сярата и другите замърсители, след което се подлага на нагряване и налягане. Тази процедура отцепва водородните молекули, които се отвеждат и складират за по-нататъшна употреба. Остатъкът е поток от почти течен водороден диоксид, който се улавя и складира.

Технологията за декарбонизация е до голяма степен достъпна. Газификацията на въглища например се практикува отдавна. Енергийните компании изградиха маса електроцентрали, които комбинират газификацията и производството на енергия. Този процес е известен като Интегриран газификационен комбиниран цикъл (ИГКЦ). Той започва с пречистване на въглищата до състояние на сингаз и по-нататък използва това гориво в стандартната газова турбина. Турбината генерира електричество и отработилата в този процес топлина се използва за производство на пара, която пък се насочва към процеса на рафиниране на въглища.

Самото отработило вещество се поставя под високо налягане — процес, при който то се разцепва на водород и въглероден диоксид. Последният на теория може да бъде изолиран и складиран.

Технологията за улавяне на въглерода — която е приложима и за други въглеводороди, например нефт, тежък петрол и битумни пясъци — е в своя начален стадий на развитие и тепърва трябва да бъде изпитвана в масовото производство. Процесът е енергийно интензивен — примерно една ТЕЦ с комбиниран ИГКЦ цикъл трябва да изгаря 20 процента повече въглища, за да произведе енергията, която й е нужна за оборудването за улавяне на въглерода, което само по себе си е доста скъпо. Освен това никой не знае какво ще правим със стряскащите количества уловен въглероден диоксид. Понеже въглеродният диоксид съдържа както въглерод, така и кислород, той е три пъти по-тежък и обемен от изходната суровина — въглищата. С други думи, за всеки вагон с въглища, пристигащ в една комбинирана ТЕЦ, от нея ще трябва да се изнесат три вагона уловен въглероден диоксид, който по-нататък ще трябва да се транспортира до безопасно място, където да се складира под земята — задача, която в глобален мащаб ще достигне обем, по-голям от сумарния обем на стоманената и чугунената индустрия. И не стига това, ами декарбонизацията ще вдигне производствените разходи на електричеството с 30 до 50 процента.

Понеже технологията на улавяне на въглерода е още нова, малкото тецове с ИГКЦ процес просто изпускат отделения въглероден диоксид в атмосферата. Когато технологията се утвърди и когато бъдат приети регулации за климата, които правят улавянето на въглерода задължително, тецове с ИГКЦ процес ще бъдат проектирани така, че лесно да инсталират оборудване за улавяне на въглерод. Когато търсенето на водород започне да расте, все по-голяма част от сингаза ще бъде подлагана на разцепване за производство на водород, вместо да бъде изгаряна за производство на енергия. Електроцентралите с ИГКЦ процес са впрочем с 20 до 40 процента по-ефективни от съществуващите ТЕЦ на въглища (това значи, че произвеждат по-малко вредни емисии при едно и също количество произведена енергия) и освен това произвеждат и водород. Например една ИГКЦ ТЕЦ в Италия на стойност 1,2 милиарда долара превръща 16 милиона тона тежък петрол в 550 мегавата електричество и няколко тона водород, който може да се използва като гориво за автомобилни горивни клетки.

Въпреки огромните неопределености, свързани с бъдещето на технологията за улавяне на въглерод, подкрепата за нея расте. Енергийните компании виждат в нея възможност да запазят стойността на своите въглеводородни активи в „новата“ енергетика. Правителствата също я подкрепят, защото виждат в нея решение за куп енергийни проблеми. Първо, въглищата са в изумително изобилие в земните недра. Световните запаси се изчисляват приблизително на един трилион тона — достатъчно, за да осигурят енергийното захранване на света за още 150 години. Тежкият петрол и битумните пясъци са също в изобилие. Канадската провинция Алберта казва, че нейните депозити на битумни пясъци са еквивалентни на над един трилион барела петрол. Запасите от въглища и тежък петрол са в същото време удобно разпределени близо или около индустриалните центрове на света. Съединените щати притежават най-големите въглищни залежи в света, следвани от Руската федерация, Китай и Европа. Така декарбонизацията на въглищата ще увеличи силно енергийната сигурност на големите енергийни потребители като САЩ и Европа и ще промени коренно геополитиката на глобалната енергетика.

Не по-малко важно е, че тази т.нар. чиста въглищна технология открива нов път към алтернативната енергетика, който ще допълни възобновяемите технологии като вятъра и слънцето с източник на чиста базова енергия, казват защитниците им. Стоукс сочи улавянето и изолирането на въглерода като спомагателна, „опорна“ технология. Това означава технология, която не само може да осигури базисното натоварване на мощностите, което 80 процента от възобновяемите енергийни източници не могат да осигурят, но тя може да бъде и резервен вариант, ако соларните панели, вятърните турбини или някоя друга от многобройните енергийни технологии, които сега лежат на проектантските бюра, не успее да стане рентабилна достатъчно бързо, за да задоволи пазарното търсене и климатичните изисквания. Според представите на Стоукс енергетиката от следващото поколение вероятно ще бъде комбинация от технологии, предназначени за различните области според особеностите им и достатъчно гъвкави, за да се приспособят към променящи се условия и нови технологии, но най-важното е, че ще бъдат изградени около два подхода. „Мисля, че двата големи фактора ще бъдат възобновяемите източници и изкопаемите горива с улавяне и изолиране на въглерода“, казва той.

Стоукс не е сам в тези свои представи. Според експертите на Междуправителствения съвет за промените в климата на ООН, до края на века възобновяемите източници като вятъра, слънцето и хидроенергията ще покриват по-малко от 12 процента от сумарния енергетичен микс, но делът на „чистата“ въглищна енергия може дотогава да достигне 50 процента.

Не е чудно, че тази визия за хибридна енергетика, зависеща силно от изкопаемите горива, не предизвиква масов възторг. Привържениците на възобновяемата енергия са силно подозрителни към въглеродния захват. Безпокоят ги големите неясноти при нея, особено транспортирането и складирането на толкова много въглероден диоксид, който при утечка може да изправи хората пред гигантски здравословни проблеми, да не говорим за глобалното затопляне. Критиците се страхуват, че разходите за такава технология са просто прекалено високи. „Една ТЕЦ на въглища с мощност от 600 мегавата ще харчи 20 процента от своята енергия само за да улавя и секвестира въглерода, което значи, че аз ще трябва да отида и да построя още една електроцентрала, която да ми компенсира загубите на енергия“, мърмори недоволно Търнър от Националната лаборатория по възобновяеми енергоизточници. Изследванията на тази лаборатория показват, че въпреки големите стойности на ефективността при процеса ИГКЦ преминаването към енергетика, основана на чиста въглищна технология, ще увеличи общото търсене на енергия със 17 процента. „Ще се окаже, че изгаряме наличните си изкопаеми горива по-бързо, за да се предпазим от въглерода, който произвеждат“, отбелязва с ирония Търнър, който оценява въглеродното улавяне и изолиране като временна мярка.

Търнър първи призна, че предизвикателствата пред бъдещата енергетика, базирана на съчетанието между възобновяеми източници и водород, са обезкуражителни и за да можем едновременно да изпълним планираното намаляване на емисиите и да посрещнем пазарното търсене на енергия, изследванията и развойната дейност в областта на вятърната, слънчевата и водородната технология трябва да продължат с бързо темпо поне в следващите три десетилетия. А все по-голямото внимание към въглеродното изолиране прави тази задача още по-трудна. „Всеки долар, който ще се изхарчи за изолирането, трябва да отиде за възобновяеми източници“, смята той.

 

 

Реално погледнато, дебатът за възобновяемите източници е поредица от аргументи за и против бъдещето на енергията. Имаме консенсус, че досегашният начин на употреба на въглеводородите не може да продължава както през последните векове и че трябва да се намерят заместващи технологии, но сме разделени по въпроса какви да бъдат те. От едната страна на дебата са привържениците на водородната икономика, движена до голяма степен от енергията на възобновяеми източници. От другата страна са привържениците на хибридния подход, при който възобновяемите енергии се допълват от нова въглеводородна технология, в която на теория проблемите на старата въглеводородна технология ще бъдат решени. Дали ще изберем някой от тези два модела или някакъв трети, ще има огромни последици за нашето енергийно бъдеще.

И все пак в друг смисъл този дебат маскира един още по-важен въпрос: можем ли да произведем достатъчно енергия, независимо по какъв начин, за да осигурим приличен стандарт на живот на цялата планета и същевременно да удовлетворим нововъзникващите критерии за климатична и енергийна сигурност. Както видяхме, с изключение на най-оптимистичните сценарии, възобновяемите източници ще могат да осигуряват само малка част от необходимата чиста енергия. Дори експертите в Междуправителствения съвет за промените в климата на ООН смятат, че до края на века слънчевата, вятърната енергия, хидроенергията и другите възобновяеми енергии ще могат да произвеждат по-малко от една осма от пълния енергетичен микс.

Много защитници на алтернативни технологии казват, че тези силно песимистични прогнози отразяват не толкова истински пречки, а по-скоро някои политически и културни пристрастия.

Например Флавин твърди, че прогнозите за бъдещето на алтернативните енергии са мрачни, защото са продукт на политическата култура на равнодушието, безучастността. Тази култура е толкова свикнала с въглеводородите, че нейните носители никога няма да повярват във възможността за по-голяма, освен маргиналната, роля на възобновяемите енергоизточници. „Когато им обяснявате колко бързо се разпространява вятърната технология, те свиват рамене: «Много важно! Вие тръгвате от толкова малка база!» Но по тази логика сега Ай Би Ем трябваше още да е лидер в компютърната индустрия!“ — казва Флавин.

И обяснява, че както Ай Би Ем и подобните й не можеха да си представят колко заплашителна за тях е концепцията за персоналните компютри, така и енергийната върхушка не може да види накъде върви енергийният пазар, откъде идва конкуренцията и как след 30 или дори само 20 години всеки от нас ще може сам да си произвежда енергия. „Сега никой нямаше да е чувал името Бил Гейтс. Промените в базовата концепция за технологията откриха ново виждане за компютъра, но нито един от големите играчи навремето не можа да разбере това. По същия начин сега е важно да знаем какво мислят големите енергийни компании, но може да се окаже, че разговаряме с динозаври — гигантски организми, заплашени от изчезване, от които може да оцелеят само няколко, и то ако напълно променят своя бизнес модел“, твърди Флавин.

Критиката му има основания. Преди години и привържениците на въглищата не вярваха, че някакво ново гориво, наричано тогава „каменно масло“, може да изтласка встрани техния индустриален модел. Днес политическата, икономическата и дори културната инерция на сегашния енергиен ред стои твърдо в подкрепа на въглеводородите. Дори когато самият енергиен ред измисли „нещо ново“, то се оказва производна на вече съществуващите технологии, например декарбонизацията на въглищата и тежкия петрол. В действителност през следващите години ще доживеем всякакви варианти на нови технологии, нямащи нищо общо с въглеводородите, но с вятъра и слънцето — варианти, които ние, израсли в епохата на петрола, дори не можем да си представим. Сред тях са открития като водородното производство на водораслото C. reinhardtii, които ще се появят от най-неочаквани посоки. Ето само един пример — Крейг Вентър, който топографира човешкия геном, може да проектира микроб, който яде въглерода и го превръща във водород. Големите надежди за бъдеще с чиста енергия се възлагат на биотехнологията, която да създаде за целта живи форми, а не силициеви панели или перки от фибростъкло.

Ако съдим по опита от недалечното си минало обаче, трябва да помним, че новите енергии ще имат също своите ограничения. И на човечеството може да се наложи да разбере, че в търсенето на нови енергийни ресурси е достигнало до една фундаментална граница, която не е в състояние да преодолее. От векове човекът живее с убеждението, че прогресът е неизбежен. Особено в областта на енергетиката новите открития в областта на горивата и новите начини, по които ги използвахме, неизменно водеха до разрастване на енергийните доставки. Може да се наложи да използваме различни горива или да ги потребяваме по-различно, както когато преминавахме от движените с въглища парни машини към двигателите с вътрешно горене, захранвани с петрол и бензин. В крайна сметка винаги имахме толкова енергия, колкото ни трябва или колкото искаме. Това беше негласното обещание на съвременната енергетика — че можем винаги да разчитаме, че ще открием някаква нова технология или ново гориво, които ще влязат в употреба точно навреме, енергийното статукво ще се запази и ние ще продължим да живеем, работим и потребяваме енергията както винаги досега.

През 70-те години на миналия век тази увереност стана по-явна, но и по-нестабилна. Въпреки многобройните обещания, че скоро ще открием заместител на бензина (или петрола, или въглищата), ние сме все още в началната фаза на алтернативната революция. Привържениците на възобновяемите енергоизточници като Флавин твърдят, че истинските проблеми са политически и дори културни и че своеобразният институционализиран песимизъм е прекалено удобен, защото подкрепя въглеводородната индустрия. Но може да се наложи да се сблъскаме с вероятността вроденият ни оптимизъм да се окаже отживелица. И тогава, в условията на рискове за доставките, тежки ограничения върху енергопотреблението и строги „тавани“ на въглеродните емисии няма да бъде възможно да произвеждаме все по-големи обеми енергия. Ако това се сбъдне, ако се окаже, че мащабите на нашата енергетика са наистина ограничени, ще се наложи да преосмислим радикално не само начините, по които произвеждаме енергия, но и начина, по който я използваме.