Заслуживают внимания две другие новости начала года: в Китае доля ВИЭ в генерации электричества в 2020 году достигла 25% (данные Национального энергетического управления КНР), а в Европе она составила 38%, впервые превысив долю ископаемого топлива (отчет британского центра Ember и немецкого института Agora Energiewende). Примечательно, что этот процесс все меньше нуждается в принуждении сверху: «зеленая» энергия становится просто выгоднее ископаемой.

Цифровизация энергетики и сверхъемкие аккумуляторы, разработка новых способов добычи и транспортировки энергии – таковы основные сегменты складывающегося рынка ClimateTech, в который инвестируют крупнейшие корпорации, старающиеся соответствовать передовым взглядам. «Профиль» оценил его перспективы с помощью экспертов.

Дешево-зелено

Прогресс в фотовольтаике (технологии производства электричества из солнечного света) и разработке ветровых турбин начинает приносить плоды. В течение 2010-х солнечные панели подешевели на 82%, ветрогенераторы разных типов – на 29–40%. Средняя стоимость солнечной электроэнергии на мировом рынке снижалась на 13% ежегодно, достигнув в 2019-м $0,07 (около 5 рублей) за 1 кВт·ч. Ветровое электричество, дешевея на 9% в год, стоило в конце десятилетия $0,05–0,12 за 1 кВт·ч (данные International Renewable Energy Agency).

По прогнозу PwC, в ближайшие годы ценовое преимущество ВИЭ перед электрогенерацией на базе ископаемого топлива оформится в явном виде. К 2030-му солнечная энергетика станет доступнее еще на 58%, ветровая – на 25%. В Китае, мировом лидере по генерации солнечной энергии, согласно докладу 2019 года в журнале Nature Energy, «солнечный» киловатт-час уже обходится жителям страны (исследование охватило 344 города) дешевле купленного через энергосистему.

«Пока Китай лидирует в мире по выбросам CO₂, поскольку основу энергетики в этой стране составляют угольные электростанции, – комментирует «Профилю» директор программы «Климат и энергетика» Всемирного фонда природы Алексей Кокорин. – Считается, что следующий после угля этап – газовая электрогенерация, однако Китай может его перескочить и сразу двинуться к возобновляемой энергетике. Ценовой фактор влияет на принятие политических решений, автоматически перестраивая общество. Отсюда, кстати, ответ на вопрос, почему в России не начинается массовое развитие ВИЭ: при дешевой электроэнергии, которую дают ГЭС, АЭС и газ, логично, что это произойдет позже. Но обязательно произойдет: в кремниевых технологиях для солнечных панелей ожидаются грандиозные инновации. Стоимость ветрогенераторов сбросить труднее, так как это механика, но они тоже продолжат дешеветь».

Пока эффективность солнечных панелей далека от идеала: они «считывают» энергию только с небольшой части светового спектра (например, плохо улавливают инфракрасные лучи, составляющие половину солнечного излучения). Рекордный на данный момент КПД панелей достигнут в институте Helmholtz-Zentrum Berlin в декабре 2020 года – 29,15%. Дальнейшее усовершенствование связывают с использованием новых светопоглощающих материалов. В частности, год назад группа ученых из Южной Кореи доказала, что панели из перовскита долговечнее и на 27% эффективнее кремниевых. Другое направление исследований – прозрачные световые панели, которые можно устанавливать вместо обычных окон и таким образом увеличивать площадь выработки энергии.

Что касается ветроэнергетики, для нее аналитики видят один путь – в море. В ближайшие годы динамика прироста наземных ветряков стабилизируется, морские же установки начнут расти опережающими темпами и к 2025 году составят 20% всех вводимых мощностей (прогноз BloombergNEF). При этом их удаленность от береговой линии будет возрастать.

Предполагается, что в дальнейшем ветряки шагнут в открытый океан, где запасы ветровой энергии практически неограниченны. Но для этого нужно решить ряд технологических вопросов (доставка выработанной энергии до мест потребления, выживаемость техники во время штормов). Пока существуют только опытные образцы плавучих ветрогенераторов, похожих на морские нефтяные платформы. Разработками в этой сфере занимается ряд энергетических стартапов: Principle Power, SeaTwirl, Nautica Windpower, Ideol, GICON, Flowocean, Eolink и другие.

Сберегательный вклад

Помимо ВИЭ на наших глазах внедряется целый комплекс технологий, повышающих шансы человечества на «зеленое» будущее. Простейшей из них является энергосбережение. В 2010-х во многих странах развернулись кампании по замене устаревших ламп накаливания на люминесцентные, а затем светодиодные. Еще больше помогают снизить расход электричества датчики движения и присутствия. А к концу десятилетия на арену вышел интернет вещей (Internet of Things, IoT) – подключенные к Сети объекты городской и промышленной инфраструктуры, поставляющие данные для аналитики, на основе которой можно увеличить энергоэффективность большого хозяйства.

Что мешает России перейти на возобновляемые источники энергии

«Как и ВИЭ, подобные устройства внедряются из экономических побуждений, но косвенно служат нашей общей цели, – замечает Алексей Кокорин. – В последние годы выбросы CO₂ в России не растут, они стабилизировались. Почему? Ведь на национальном уровне для этого мало что делается. Ответ кроется в энергосбережении: все экономические субъекты пытаются по чуть-чуть экономить. Не сказать, что энергоэффективность у нас растет быстро, но по крайней мере быстрее, чем ВВП. Это необходимый этап для транзита к «зеленой» энергетике».

Футуролог Кирилл Игнатьев обращает внимание на энергосбережение в широком контексте. «Вся наша жизнь рационализируется с помощью технологий, – объясняет он. – Интернет позволяет работать из дома, онлайн-сервисы – не ездить по магазинам в поиске товаров. В будущем промышленность переформатируется в производство на заказ, а бизнес-планированием займутся нейросети. Беспилотные технологии оптимизируют логистику, один и тот же транспорт сможет по принципу шеринга обслуживать большое количество людей. Все это тоже экономия энергии».

К этому добавляется «цифровой переход» непосредственно в энергетической сфере. Искусственный интеллект, IoT-устройства и 5G-сети – необходимая основа для построения автоматизированных локальных энергосетей (smart microgrids), в которых электричество может передаваться в разных направлениях. Это важный элемент «зеленого» будущего: только при наличии таких сетей, где каждый участник может являться как продавцом энергии (если солнечная панель на крыше дома или ветряк на заднем дворе выработали слишком много энергии для личного пользования), так и покупателем (если, наоборот, образовался дефицит), можно рассчитывать на повсеместное внедрение ВИЭ.

Мир на батарейках

Но для того чтобы подобная модель («блокчейн-энергетика», «uber-энергетика», «интернет энергии») пришла на смену классическим энергосетям, необходимо преодолеть еще один технологический барьер. Выработка солнечной и ветровой энергии по естественным причинам не может быть стабильной, и, чтобы сгладить перепады, необходимы крупные накопители энергии. Как правило, существующие проекты солнечных электростанций это учитывают: к панелям прилагаются аккумуляторы (solar-plus-storage). Строятся и отдельные хранилища. Самое известное – «склад энергии» Tesla емкостью 730 МВт·ч в Калифорнии, сооружение которого началось летом 2020 года.

Почему Евросоюз никогда не откажется от "зеленой" энергетики

В этих условиях решающим параметром становится удельная емкость аккумуляторов. В течение 2010-х годов литий-ионные батареи зарекомендовали себя передовой технологией, вытеснив с рынка другие типы накопителей (свинцово-кислотные, щелочные и т. д.). Их емкость постепенно удается повышать, благодаря чему та же Tesla выпускает электрокары, проезжающие на одном заряде 600 км/ч. Но одновременно идет энергичная разработка новых типов накопителей. Какие же аккумуляторы придут на смену литий-ионным – цинково-воздушные, литий-серные, твердотельные, проточные?

«Пока этот вопрос остается открытым, – констатирует Кирилл Игнатьев. – Возможен целый ассортимент новых технологий. В любом случае прорывы будут, так как на это направлено множество усилий по всему миру. К примеру, в усовершенствование двигателя внутреннего сгорания уже мало кто вкладывается, он достиг предела своей эффективности. А в электричестве виден большой потенциал. И дело не только в электромобилях. Над повышением емкости накопителей трудятся еще как минимум две категории игроков – это производители гаджетов, а также авиакосмическая отрасль, которой требуется повышение автономности орбитальных аппаратов».

По словам Игнатьева, в будущем в этот процесс также включится медицина. «Казалось бы, зачем ей батарейки? Но крайне перспективным направлением считается непрерывный мониторинг человеческого организма с помощью путешествующих по нему наночипов. Это в разы улучшит диагностику и предупреждение заболеваний. Уже есть понимание, как наночипы будут попадать в организм: в ампулах или через еду. Ясно и то, как им собирать и передавать информацию. Не закрыт только вопрос с автономностью этих устройств. Размер нынешних аккумуляторов является преградой. Поэтому создание мельчайших элементов питания будет одним из главных прорывов века», – отмечает эксперт.

«Зеленый» шум

Отправной точкой для климатических инноваций служит все громче звучащий общественный запрос. «Экологическая политика вырастает снизу, от осознания населением, что мир идет по опасному пути, – говорит Алексей Кокорин. – Сначала это поняли европейцы, теперь начали открывать глаза другие страны. США, Япония, Канада и Южная Корея ставят задачу достичь углеродной нейтральности к 2050 году, Китай, Бразилия, Казахстан – к 2060-му. Понятно, что это лишь декларации, но в последнее время они стали чаще облекаться в реальные формы. Тот же Китай слов на ветер не бросает. Эта волна подхватывается предлагаемыми технологиями», – рассказывает эксперт.

Едва ли не большее рвение, чем национальные правительства, проявляет корпоративный сектор. Крупнейшие компании создают собственные «климатические фонды» для инвестирования в «зеленые» технологии: в 2020 году это сделали Amazon ($2 млрд), Microsoft ($1 млрд), Unilever (1 млрд евро). Еще новости прошлого года: United Airlines инвестировала в стартап по очистке атмосферы 1PointFive; нефтяной концерн BP купил долю в проекте по высадке «лесных компенсаций» углеродного следа Finite Carbon; Shell вложился в разработчика водородно-электрических авиационных двигателей ZeroAvia... Причем гигантам индустрии приходится принимать деятельное участие в росте своих подопечных, чтобы публика не обвинила их в «зеленом камуфляже» – вкладывании денег для галочки, чтобы продемонстрировать заботу о планете.

Осенью аналитическое агентство PwC выпустило исследование рынка ClimateTech, назвав его «следующим фронтиром для венчурного капитала». Согласно документу, в 2013–2019 годах инвестиции в ClimateTech-стартапы росли на 84% ежегодно, составив в общей сложности $60 млрд ($29 млрд в Северной Америке, $20 млрд в Китае, $7 млрд в Европе). Сегодня в мире насчитывается более 1200 климатических стартапов, 43 из них оценены более чем в $1 млрд.

«Сейчас мир вынужденно отвлекся на борьбу с пандемией, но начиная примерно с 2023 года тема экологии снова станет главной в международной повестке, что вызовет дополнительный приток средств», – утверждает Кирилл Игнатьев.