Подводные камни возобновляемых источников энергии
В попытке сдержать глобальное потепление и снизить вредные выбросы страны массово внедряют «зеленые» технологии. Возобновляемая энергетика – перспективная, быстроразвивающаяся отрасль. Но эксперты признают, что используемые технологии не позволяют говорить о полной экологичности.
«Ортодоксальные» энергетики и политики уверены, что проблемы климатических изменений и истощения запасов ископаемого топлива раздуты искусственно. По их мнению, человеческая деятельность неспособна оказать глобального влияния на состояние планеты. Доступных месторождений ископаемого горючего (в частности, угля) достаточно для обеспечения мировых потребностей ближайшие 10-20 лет. Экологи рисуют противоположную картину. Но обе стороны согласны, что сектор ВИЭ имеет заметные недостатки, требующие устранения перед переходом к безуглеродной экономике.
Использование пространства
Как любые другие, «зеленые» электростанции занимают место. Выбор локации для них обусловлен рельефом и погодными условиями. Оптимальным участком может оказаться пахотная земля или территория, подходящая для строительства жилых объектов. Прибрежные ветрогенераторы могут оказаться на пути судов, мигрирующих рыб, птиц или морских животных. Сырье для биотоплива отбирает почву у пищевых культур и способствует вырубке лесов, утверждают скептики. Так, замена 10% углеродного горючего органическим, по их мнению, потребует использовать под его выращивание 15% суши, без учета Антарктиды.
Ученые решают проблему пространства для солнечных батарей и биотоплива. Первые делают прозрачными, стремясь внедрить энергособирающие системы в окна и фасадные покрытия. Установки из перовскитов (кристаллический минерал разного состава) позволили добиться прогресса в данном направлении. Для изготовления биотоплива используют сельскохозяйственные отходы, уже производимые отраслью. Вместо сжигания или отправки на свалку, исследователи стремятся найти простой способ расщепить их для выделения полезных веществ. Ученые также совершенствуют системы преобразования в горючее микроводорослей – обильного, легко возобновляемого ресурса.
Прямой и косвенный вред для экосистем
Ветряные турбины убивают птиц и летучих мышей. Шум от вращающихся лопастей отпугивает животных, пагубно влияет на находящихся рядом людей. Турбины также влияют на воздушные потоки. Солнечные установки, фокусирующие свет для нагрева воды, уничтожают насекомых и пернатых высокими температурами. ГЭС и приливные системы влияют на течения, могут мешать нересту или другим важным процессам. Использование геотермальных источников увеличивает риск землетрясений, коррозии и загрязнения почвы.
Именно уничтожение фауны неоднократно упоминал Дональд Трамп, критикуя ветрогенераторы. Но многочисленные исследования показывают, что турбины – не основная причина смерти птиц. Так, сообщалось в 2014 году, в США от лопастей ежегодно гибнет около 350 000 – 400 000 особей. Количество могло увеличиться с учетом распространения электростанций. Но вряд ли турбины попали в тройку лидеров. По одной из версий, первенство по убийству птиц и мелких животных удерживают домашние и уличные коты – сотни миллионов жертв. Второе место заняли линии электропередач.
Башенные системы, где зеркала фокусируют солнечные лучи на вертикальном резервуаре, уступают место более простым, безопасным конструкциям. ГЭС и другие водные технологии в больших масштабах создают опасность для экосистем. Некоторые исследования показывали, что крупные объекты провоцировали в Азии засухи, другие неблагоприятные климатические изменения. Изменить их влияние будет сложно, но системы небольших размеров могут существовать на территориях, где сложно получить доступ к другим источникам энергии.
Вредное производство
ВИЭ включают токсичные компоненты и потенциально опасные процессы. Так, в перовскитах – перспективном материале для солнечных батарей, присутствует свинец. Батареи включают агрессивные электролиты, а эффективным топливным элементам требуются ценные металлы вроде платины. Безопасные сами по себе, они требуют сложных, дорогостоящих процессов для добычи и очистки. Основные месторождения расположены на спорных территориях. Так, кобальтовые залежи сосредоточены в Конго.
Ученые стремятся удешевить производство возобновляемой энергии и сделать его безопаснее. Их конечная цель – перейти на доступные, нетоксичные химические элементы, и сделать воду основным побочным продуктом.
Хранение энергии
Главная проблема «зеленых» установок – нестабильность работы. Производство энергии зависит от погоды, времени суток, течения, других факторов. Выработанное электричество необходимо хранить для использования по необходимости. Литий-ионные аккумуляторы плохо пригодны для этой задачи из-за состава и ограниченной энергоемкости. Дефицит решений усложняет распространение ВИЭ.
Эксперты предлагают несколько способов хранения возобновляемой энергии. Перспективным направлением являются проточные батареи. Конструкция обладает высокой теоретической емкостью и может полностью состоять из экологически безопасных компонентов. Но такие системы находятся на стадии разработки. Существуют альтернативные подходы, рассчитанные на специфические условия. Например, сотрудники Международного института прикладного системного анализа создали систему хранения энергии из строительных кранов, перемещающих сыпучие материалы. Ток вырабатывается при спуске емкости с грузом.
Ископаемое топливо остается основным источником энергии. Но эксперты подчеркивают необходимость перехода на более чистые ресурсы. Выбросы парниковых газов жизненного цикла солнечной, ветряной или атомной энергетики значительно ниже, чем в системах, сжигающих газ или уголь.
