Можно ли превратить пустыню Сахару в гигантскую солнечную батарею?

В 1986 году всплеск напряжения во время проверки безопасности на Чернобыльском реакторе вызвал катастрофический взрыв. Тридцать один человек погиб на месте, еще больше умерли из-за последствий выброса. Наряду с аварией на Фукусиме в 2011 году, это одно из двух самых страшных ядерных происшествий, которые обозначены максимальным уровнем серьезности — 7. Поддержка ядерной энергетики резко упала по всему миру именно из-за этих событий.

Но Герхард Нис, физик частиц из Германии, решил задать простой вопрос. Ископаемые виды топлива, такие как уголь, нефть и природный газ, прошли длинный путь, прежде чем стать нашим энергетическим источником, и отчасти обязаны своим энергетическим запасом солнцу. Растения и животные, погребенные под землей, тысячи лет превращались в это ископаемое топливо. Радиоактивный уран, подпитывающий атомные электростанции, также стал побочным продуктом ядерного синтеза в звездах. Не будет ли дешевле, проще и чище получать энергию от солнца напрямую?

Пустыня как большая солнечная панель

Нис проделал простой расчет и выяснил, что за шесть часов мировые пустыни получают больше солнечной энергии, чем весь человеческий род потребляет за год. Энергетические потребности мира можно удовлетворить, покрыв всего 1,2% пустыни Сахары солнечными батареями. Нис, вероятно, даже не думал о выбросах углекислого газа — потому что однажды ископаемое топливо однажды закончится — но изменение климата подпитывает мотивацию заниматься подобным проектом. И, конечно, все это выглядит крайне просто: сам Нис поражался, мол, неужели мы настолько глупые как вид, что до сих пор к этому не пришли?

Конечно, трудно убедить людей вкладывать средства в такую грандиозную и амбициозную схему — и которая требует колоссальных инвестиций, не обещающих никакой серьезной прибыли — но инициатива Desertec была реальной попыткой продемонстрировать работоспособность концепции.

План состоял в том, чтобы разместить солнечные панели в Сахаре, которые будут обеспечивать большую часть мощностей на Ближнем Востоке и в Северной Африке, а также обеспечат экспорт энергии на 60 миллиардов долларов, которая удовлетворит 15% потребности в электроэнергии Европы. Между тем, европейцы — импортируя энергию пустыни — могли бы сэкономить до 30 евро за МВт·ч на счетах за электроэнергию. Все победят в конечном счете.

Проект Desertec начал развиваться в 2009 году и вскоре обзавелся рядом отраслевых партнеров, включая EON, Deutsche Bank и Siemens. Их инвестиции были необходимы, поскольку проект оценивался в 400 миллиардов евро — хотя через несколько лет работы он уже окупал бы сам себя. Однако проект застопорился, и к 2014 году из семнадцати первоначальных партнеров отрасли осталось только три.

Что же случилось с Desertec? Виной тому два набора факторов. Во-первых, это проблемы, которые много лет преследовали переход к возобновляемым источникам энергии. Во-вторых, это уникальные геополитические и логистические проблемы солнечных батарей в Сахаре. Оба заслуживают внимания.

Как добывать электричество в пустыне

Первое — это общие проблемы возобновляемой энергии. План Desertec подразумевал создание централизованной энергетической станции, которая будет раздавать электричество на три континента, и передавать это электричество на такие большие расстояния может быть проблемой.

План состоял в использовании высоковольтных линий электропередачи постоянного тока — вместо линий переменного тока, к которым мы привыкли. На больших расстояниях потеря энергии может составлять всего 3% на 1000 километров, что намного меньше, чем в случае с переменным током. Но ничего в таких масштабах ранее не возводилось; самая большая цепь находится в Бразилии, это линия Рио-Мадейра, передающая 6,3 ГВт на 2400 километров. Чтобы Desertec был успешным, из Сахары в Европу нужно передавать 30 ГВт энергии на расстояние свыше 3000 километров. И тем не менее, это может быть вполне реально на фоне новостей о том, что в июле 2016 года Китай начал финансировать высоковольтную линию передачи постоянного тока, которая будет передавать 12 ГВт на 3000 километров.

И дело не только в передаче энергии. Что делать, когда солнце на небе нет? А ведь это серьезная проблема для возобновляемых источников энергии.

Хранение энергии может быть частью решения, но пока еще недостаточно разработанной. В глобальном хранилище в настоящее время доминирует гидроэлектричество с накачкой. Эта простая техника определяет 99% мирового хранилища, но при общемировом хранении в 127 ГВт это все еще меньше 1% всей мощности, используемой миром. Исследователи энергетической отрасли говорят о гипотетической «европейской суперсети», которая позволит передавать мощность из регионов избыточного производства в регионы избыточного потребления. То же самое происходит внутри стран в целях обеспечения постоянного снабжения электроэнергией, но происходит это во многом благодаря тому, что производство энергии на основе ископаемого топлива можно наращивать или уменьшать.

Электрические станции будущего

И есть прецеденты для такой системы: Франция и Великобритания связаны линией электропередачи в 2 ГВт. Высоковольтный постоянный ток позволяет передавать энергию в обоих направлениях, в зависимости от спроса; обычно британцы импортируют французскую электроэнергию, но не всегда. Фьорды Норвегии позволяют производить 98% ее электричества на гидроэлектростанциях; ветры Дании позволяют производить 50% собственной электроэнергии за счет возобновляемых источников энергии; кабели, идущие через Скандинавию, гарантируют, что каждый может получить энергию, если дует ветер или светит солнце. Исследования показали, что область Средиземного моря с источником энергии вроде Desertec может обеспечивать 80% собственных энергетических потребностей за счет одной только солнечной энергии, не беспокоясь о прерываниях.

Пока люди рассматривали проект, который мог бы сосредоточить мировое энергоснабжение в Ливии и Алжире, возникли более конкретные проблемы — гражданская война в Ливии и политическая нестабильность в Сахаре. Добавьте к этому то, что проект планировали завершить только к 2050 году, и промышленных партнеров пришлось бы убеждать разве что обещаниями краткосрочной выгоды.

Есть и более тонкая политическая проблема прав на природные ресурсы.

Проблемы электростанций в пустыне

Как это бывает со многими смелыми, футуристическими проектами, небольшое вмешательство правительства может помешать проекту вроде Desertec. Страны обогатились за счет экспорта нефти или угля; может ли солнечный свет однажды сыграть аналогичную роль? На первый взгляд, это еще один бонус в схеме Desertec; бедные страны Африки стали бы чрезвычайно ценными за счет экспорта энергии в мир, при этом обеспечивая собственные потребности. Но на практике начнется очередная империалистическая эксплуатация. Это лишь новая форма эксплуатации ресурсов, и история помнит массу печальных сюжетов на эту тему.

Есть и другая причина остановки развития Desertec.

Проект поддерживал концентрированную солнечную энергию, при которой параболические зеркала концентрировали солнечный свет, который кипятил воду, которая приводила в движение ветряные турбины. Эта технология позволила привлечь к проекту Siemens. Проблема в том, что когда Desertec начал развиваться, цена солнечных батарей начала стремительно падать. С 2009 по 2014 год стоимость фотоэлектрических элементов упала на 78% и продолжает падать. Всего через пять лет фотоэлектрические элементы подешевели в пять раз. Поэтому Siemens покинула проект.

Desertec продолжает жить малыми формами; продолжается строительство электростанций в Марокко, которые позволят удовлетворить локальный спрос на энергию в стране. Возможно, стоит начинать именно с этого: наращивать собственное производство в странах Ближнего Востока и Северной Африки. В конце концов, это не первый и не последний проект, который обещал обеспечить мир безграничной энергией и который зашел в тупик; историки помнят «Атлантропу» — план запрудить Гибралтарский пролив и использовать его для гидроэнергетики, к которой был большой интерес в 1920-х годах.

И все же перспектива остается чересчур заманчивой. Солнечная энергия, которую можно было бы добывать в мировых пустынях, является лишь одним из немногих возможных способов задействовать возобновляемые источники энергии для обеспечения потребностей людей в больших масштабах. Однажды мы будем гораздо эффективнее пользоваться тем, что дарит нам солнце. Нам придется.