Новата икономика: Може ли човечеството да премине изцяло към алтернативна енергия?

От години експертите твърдят, че е необходимо драстично да се намалят емисиите на парникови газове. Човечеството трябва да се откаже от изкопаемите горива и да премине към алтернативни източници на енергия. Според резултатите от 2023 г. световният капацитет за производство на енергия от възобновяеми източници (ВЕИ) е нараснал с 50% в сравнение с 2022 г. През 2028 г. се очаква ВЕИ да представляват над 42% от световното производство на електроенергия.

Как се справят алтернативните енергии

Алтернативните енергийни източници са възобновяеми ресурси, които, за разлика от изкопаемите горива, не се изчерпват. Те включват слънчева, вятърна, геотермална, водна, океанска енергия и биоенергия. Експертите смятат, че в бъдеще слънцето и вятърът ще бъдат основните източници на енергия.

По данни от доклад на Международната агенция по енергетика (МАЕ):

• през 2024 г. вятърната и слънчевата енергия заедно ще започнат да произвеждат повече електроенергия, отколкото водната енергия.
• през 2025 г. всички възобновяеми енергийни източници (ВЕИ), взети заедно ще станат най-големият източник на електроенергия, надминавайки производството на електроенергия от въглища;
• през 2025 г. вятърните паркове ще изпреварят атомните електроцентрали, а през 2026 г. - слънчевата енергия;
• през 2028 г. възобновяемите енергийни източници (ВЕИ) ще представляват повече от 42 % от световното производство на електроенергия, а вятърните и слънчевите електроцентрали ще се удвоят до 25% .

Въпреки че постоянно чуваме изявления, че светът трябва да се ориентира към възобновяема енергия, досега делът на електроенергията от възобновяеми източници все още не е много висок - около една четвърт от средния за света. Тази цифра обаче варира значително в различните региони: от 0 % в Малдивите, Палестина, Южен Судан и някои други страни до 100 % в Албания, Южна Африка, Непал, Парагвай, Бутан и Лесото. В Русия 19% от електроенергията се произвежда от възобновяеми източници.

Ако разгледаме общото потребление на енергия, т.е. не само електроенергия, но и транспорт и отопление, делът на възобновяемите източници е още по-нисък - средно 11% в световен мащаб. Най-високите стойности са в Исландия (87%) и Норвегия (72%), а най-ниските - в Туркменистан, Тринидад и Тобаго (по 0,01%) и Саудитска Арабия (0,02%).

Сред държавите, в които делът на електроенергията от възобновяеми източници през 2011 г. е бил над 5 %, Люксембург най-бързо преминава към зелена електроенергия: делът му е нараснал от 7 % на 46 % през последното десетилетие. Следват Естония (9 % през 2011 г., 46 % през 2021 г.) и Обединеното кралство (10 % през 2011 г., 39 % през 2021 г.).

Кога е възможно пълно преминаване към възобновяема енергия

Според оценките на Междуправителствената експертна група по изменение на климата, за да предотвратим най-тежките последици от глобалното затопляне, до 2050 г. трябва да постигнем нулеви емисии на парникови газове. Експертите са единодушни, че 100-процентно преминаване към алтернативна енергия до 2050 г. е възможно, но изисква значителни усилия.

За да се намалят значително емисиите на парникови газове, трябва да се електрифицират области като транспорта и отоплителните мрежи. Това означава, че потреблението на електроенергия може да нарасне със 150 % до средата на века и алтернативните енергийни източници трябва да бъдат в основата на тази всеобща електрификация.

Според доклад на Международната агенция за възобновяема енергия разходите за възобновяема енергия намаляват с всяка изминала година и в момента тя е най-евтиният източник. През последните десет години цената на електроенергията от слънчеви панели е намаляла с 85 %, от слънчеви концентратори - с 68 %, от наземни вятърни турбини - с 56 %, а от офшорни вятърни турбини (разположени във водни басейни, обикновено в морето) - с 48 %.

Въпреки че самата алтернативна енергия е по-евтина от изкопаемите горива, преходът към възобновяема енергия обаче изисква значителни инвестиции. Според оценките на Световната банка развиващите се страни трябва да увеличат инвестициите в чиста енергия средно над седем пъти - от 150 млрд. долара през 2020 г. до 1 трилион долара през 2030 г. В същото време, през 2020 г. тези инвестиции са намалели с 8 %.

През 2015 г. изследователи от Станфордския университет разработиха план за преход към 100% възобновяема енергия за всеки щат на САЩ - и установиха, че това ще изисква сериозни промени както в инфраструктурата, така и в начина на потребление на енергия. Те обаче прогнозират, че пълното преминаване към възобновяеми енергийни източници ще намали крайното потребление с 39 % до 2050 г.

Кои са пречките в прехода към алтернативна енергия

Един от основните проблеми на възобновяемите енергийни източници, по-специално на вятъра и слънцето, на които човечеството разчита основно, е, че те са променливи. Слънчевата енергия, например, е недостъпна през нощта, по-малко достъпна е в облачни дни, а в слънчеви дни, напротив, има излишък от нея.

Ситуацията не е по-добра и при вятъра. През 2021 г. в Европа е настъпила "вятърна суша" - скоростта на вятъра е намаляла почти в целия континент в сравнение с периода 1991-2020 г. Ефективността на вятърните турбини също е намаляла. Ørsted, най-голямата енергийна компания в Дания, отчете загуби в размер на 380 млн. евро, дължащи се на това явление. Междуправителствената експертна група по изменение на климата прогнозира, че намаляването на скоростта на вятъра може да зачести в бъдеще.

Операторите на преносни системи трябва да се справят с огромни колебания - те трябва да регулират натоварването, така че енергията да се разпределя равномерно през деня. Например, когато слънчевите панели произвеждат повече енергия, отколкото е необходимо в даден ден, операторите изключват някои от тях - излишната енергия на практика се изхвърля.

Начинът за решаване на този проблем е да се измисли как да се съхранява излишната произведена енергия. В момента няма добър начин за това: традиционно използваните литиево-йонни батерии не издържат дълго и капацитетът им намалява с времето. Има и друг проблем с тях: за производството им е необходим кобалт, а 70 % от кобалта в света се добива в Демократична република Конго. 

Това означава, че веригата за доставки е много нестабилна и всеки инцидент има потенциал да наруши производството в целия свят. Освен това самото производство на кобалт изисква много вода и енергия, а добивните компании често използват детски труд, така че е трудно този процес да се нарече отговорен и екологичен.

Вече съществуват технологии, които правят алтернативните източници на енергия по-устойчиви. Такива са например водноелектрическите централи (ВЕЦ), които се използват за изравняване на дневното потребление на електроенергия. Когато натоварването на мрежата е най-ниско, излишъкът от електроенергия се използва за изпомпване на вода в горен резервоар, а по време на пиковите натоварвания тя се изпуска в долен резервоар, като се произвежда електроенергия, която по същество връща натрупания излишък.

Ще има ли нужда от нефт и газ в света на зелената енергия?

Друга технология е съхранението на енергия чрез сгъстен въздух. Принципът е подобен на този при водноелектрическите централи: излишната енергия се подава в резервоар, където се съхранява под налягане, а в пиковите моменти се освобождава и се използва за завъртане на турбини, които произвеждат електроенергия. Съществуват и желязо-въздушни батерии, батерии, които използват  разтопени соли.

Всички тези технологии обаче изискват мащабност. Индустрията се нуждае от много повече инвестиции, отколкото има сега, казва Шърли Менг, учен в областта на материалите и инженер в Чикагския университет. "По същество ние се опитваме да преоткрием цялата система на електропреносната мрежа", заявява тя.

За подготовката на публикацията са използвани материали от чуждестранния печат и данни от доклади на международни институции и организация