Текст книги "Как избежать климатических катастроф? План Б 4.0: спасение цивилизации"

Часть II
Решения

4. Стабилизация климата: революция в эффективности энергопотребления

Наша цивилизация стоит на пороге сразу двух энергетических революций. Первая заключается в повсеместном переходе к новым, энергосберегающим технологиям. Замена существующих не менее века ламп накаливания, двигателей внутреннего сгорания, а также других устаревших технологий более эффективными несет в себе огромный энергосберегающий потенциал. Сейчас лампочки накаливания заменяются компактными люминесцентными лампами, потребляющими в четыре раза меньше электроэнергии. Эта величина в свою очередь снизится вдвое по мере распространения недавно появившихся на рынке светодиодов. Заряжаемый от электросети автомобиль с гибридным двигателем уже сегодня потребляет на дорогах США лишь пятую часть горючего, расходуемого обычной среднестатистической машиной.

Вторая энергетическая революция заключается в переходе от экономики, основанной на сжигании нефти, угля и природного газа, к экономике, базирующейся на энергии ветра, солнечных лучей и геотермальной энергии. Революция эта только начинается, но стремительно набирает темпы. В Европе электрогенерирующие мощности, использующие энергию ветра, солнца и других возобновляемых источников, уже сейчас на порядок превосходят мощности, получаемые от ископаемых источников энергии. В 2008 г. в Соединенных Штатах прирост производства электроэнергии на 8400 мегаватт, полученный за счет работающих на энергии ветра мощностей, существенно превзошел прирост производства электороэнергии на мощностях, работающих на угле (1400 мегаватт). Ядерная энергетика также постепенно сдает свои позиции. В 2008 г. объемы выработки электроэнергии на атомных станциях сокращались по всему миру, в то время как мощности, работающие на энергии ветра, увеличили производство электроэнергии до 27 000 мегаватт, что достаточно для снабжения электричеством 8 млн американских домов. Мир быстро меняется¹.

Для начала в рамках этой главы дадим краткое описание задачи Плана Б добиться общего снижения выбросов углекислого газа, а также подробно рассмотрим отдельные составляющие первой энергетической революции, заключающейся в рывке к повсеместному повышению энергетической эффективности. На вопросах же перехода к экономике, основанной на солнечной, ветровой и геотермальной энергетике, остановимся подробнее в следующей, пятой главе.

Реализация Плана Б подразумевает сокращение нетто-выбросов двуокиси углерода (СО₂) на 80% к 2020 г. Такое сокращение должно удержать уровень СО₂ в атмосфере на отметке ниже 400 единиц на миллион. Соответственно, допускается лишь небольшое (к отмеченным в 2008 г. 386 единицам) увеличение содержания СО₂ в атмосфере².

Это, в свою очередь, послужит прологом к постепенному снижению концентрации СО₂ до уровня в 350 единиц, который Джеймс Хансен и другие ученые-климатологи полагают необходимым, чтобы избежать неконтролируемого изменения климата. Кроме того, достижение этой цели поможет свести к минимуму будущее повышение температуры. Подобная кардинальная реструктуризация экономики в сроки, достаточные для предотвращения катастрофических нарушений климата, может показаться трудновыполнимой, но сможем ли мы смотреть в глаза будущему поколению, если даже не попытаемся провести такую перестройку?³

О необходимости перестройки мировой энергетической экономики нас предупреждают множество тревожных явлений – как уже очевидных, так и пока малоизвестных. Все более сильные опасения вызывают изменение климата, ненадежность обеспечения мира нефтью, растущий уровень нестабильности цен на ископаемое топливо, а также финансовые расходы, связанные с импортом нефти.

Недавний всемирный экономический спад и рекордное число молодых людей, вступающих в трудоспособный возраст в развивающихся странах, сделали трудоемкость одной из задач, подлежащих учету при выработке энергетической политики. Повышение энергетической эффективности и развитие возобновляемых источников энергии – более трудоемкие альтернативы сжиганию ископаемого топлива. Более того, очевидно, что страны и компании, действующие на передовой развития новых энергетических технологий, в будущем будут иметь большие конкурентные преимущества на мировых рынках⁴.

Задача Плана Б в области энергетики проста и понятна. Мы продолжаем повышать уровень энергетической эффективности, чтобы нейтрализовать за счет этого весь прогнозируемый прирост энергопотребления с настоящего момента и до 2020 г. В то же время мы обращаемся к энергии ветра, Солнца, геотермальной энергии и прочим возобновляемым источникам энергии с целью прекратить использование нефти, угля и природного газа. В результате План Б намечает переход от ископаемых энергоносителей к возобновляемым источникам энергии к 2020 г. Сложно? Да. Невозможно? Нет!

Стивен Пакала и Роберт Соколов из Принстонского университета подготовили своеобразный плацдарм для осуществления Плана Б, опубликовав в 2004 г. в журнале Science статью, в которой предложили способы сокращения в ближайшие 50 лет годового объема выбросов углерода от сжигания ископаемых видов топлива до 7 млрд т в год вместо увеличения этого объема до 14 млрд т, что произойдет, если не вмешаться в происходящее. Ученые поставили перед собой задачу найти способ предотвращения роста концентрации СО₂ в атмосфере, равнявшейся в то время 375 единицам, выше уровня в 500 единиц⁵.

Пакала и Соколов описали 15 работающих технологий, включая увеличение эффективности производства энергии за счет различных возобновляемых источников, каждый из которых может сократить объем выбросов углекислого газа на 1 млрд т к 2054 г. Для предотвращения увеличения количества выбросов с настоящего момента и до 2054 г. можно использовать комбинацию любых из этих вариантов. Авторы также предположили, что развитие технологий позволит сократить ежегодный объем выбросов углекислого газа еще на 2 млрд т к 2104 г., вплоть до уровня, когда весь объем выхлопов сможет быть поглощен природными абсорбентами на суше и в океанах⁶.

Интеллектуальный эксперимент Пакалы–Соколова был не планом и не проектом, а, скорее, концептуализацией, чрезвычайно удобной для любого аналитика, пытающегося представить себе будущие взаимоотношения энергетики и климата. Сейчас настало время выбрать наиболее многообещающие энергетические технологии и выстроить действенный план по снижению выбросов углекислого газа. А поскольку климат меняется намного быстрее, чем предполагалось еще пару лет назад, необходимо остановить рост выбросов углерода в атмосферу на уровне не 500 единиц к 2054 г., а 400 единиц к 2020 г. И первое, на что в связи с этим стоит обратить внимание, это огромный потенциал повышения энергетической эффективности освещения⁷.

Индустрия освещения сейчас действительно находится на пороге настоящей революции новых технологий. Возможно, самым быстрым и выгодным способом сократить потребление электроэнергии во всем мире будет просто смена лампочек.

Первый успех в этом направлении был достигнут благодаря появлению компактных люминесцентных ламп, потребляющих на 75% энергии меньше, чем устаревшие лампы накаливания. Замена неэффективных ламп накаливания, которые по-прежнему в ходу по всему миру, новыми энергосберегающими лампами позволит на три четверти сократить затраты энергии на освещение. За время своей службы каждая стандартная 13-ваттная компактная люминесцентная лампа сократит счета на электричество примерно на 30 долларов. И хотя лампа может стоить в два раза дороже обычной лампочки накаливания, срок ее службы в 10 раз дольше. Экономия энергии за весь срок службы от каждой такой лампочки по сравнению с лампочкой накаливания эквивалентна 200 фунтам (91 кг) угля. Или другое, еще более наглядное сопоставление: энергии, сэкономленной благодаря замене 100-ваттной лампы накаливания на равную ей энергосберегающую, достаточно для того, чтобы автомобиль Toyota Prius c гибридным двигателем доехал от Нью-Йорка до Сан-Франциско⁸.

Производство энергосберегающих ламп в Китае, составляющее 85% всего мирового производства, выросло с 750 млн единиц в 2001 г. до 2,4 млрд в 2006 г. Продажи компактных люминесцентных ламп в США возросли с 21 млн штук в 2000 г. до 397 млн в 2007 г. Из приблизительно 4,7 млрд патронов под лампочки в США около миллиарда может похвастаться наличием компактных люминесцентных ламп⁹.

Мир, вероятно, приближается к тому, что лампы накаливания будут запрещены повсеместно. В феврале 2007 г. Австралия объявила, что она свернет продажи ламп накаливания к 2010 г. и заменит их компактными люминесцентным лампами. Примеру Австралии последовала Канада, где 2012 г. установлен как срок окончательного отказа от лам накаливания. В начале 2009 г. Европейский союз (ЕС) запретил продажу ламп накаливания, что позволит сэкономить среднему потребителю ЕС порядка 25–50 евро в год¹⁰.

Бразилия, столкнувшаяся с нехваткой электроэнергии в 2000–2002 гг., отреагировала на этот дефицит масштабным планом по замене ламп накаливания на энергосберегающие. В результате приблизительно половина патронов страны оборудованы этими эффективными лампочками. В 2007 г. Китай, в сотрудничестве с Всемирным экологическим фондом, обнародовал план по замене всех своих ламп накаливания энергосберегающими лампами в течение десяти лет. Индия планирует вывести из обращения лампы накаливания к 2012 г.¹¹.

Розничные сети тоже включаются в процесс этой замены. WalMart, самый крупный ритейлер в мире, в 2007 г. развернул масштабную рекламную кампанию с целью увеличить общие продажи компактных люминесцентных ламп в США до 260 млн. Currys, самая крупная сеть магазинов продаж электроники в Великобритании, пошла еще дальше, просто прекратив продажи ламп накаливания в 2007 г.¹².

Ключ к сокращению потребления энергии офисными зданиями, торговыми центрами и заводами, где широко используются линейные (трубчатые) люминесцентные лампы дневного света, заключается в переходе к новым моделям, даже более эффективным, чем энергосберегающие лампы. Но поскольку линейные люминесцентные лампы имеют долгий срок службы, многие из тех, кто продолжает их использовать, все еще не торопятся расстаться с этим продуктом менее эффективных технологий.

Вторым важным достижением в технологии освещения является использование светодиодов, потребляющих почти на 85% меньше энергии, чем лампы накаливания. Хотя светодиоды непревзойденны в плане эффективности освещения, они по-прежнему слишком дороги для широкого использования. И все-таки они быстро захватили некоторые потребительские ниши, например рынок устройств дорожного сигнального освещения (в США их доля составляет 52%) и знаков пожарной эвакуации в зданиях (доля светодиодов составляет 88% продаж в США). Нью-Йорк заменил традиционные лампы светодиодными во многих светофорах, сократив таким образом годовые затраты на их содержание и оплату электроэнергии на 6 млн долларов. В начале 2009 г. мэр Лос-Анджелеса Антонио Вилларайгоса заявил, что город заменит все свои 140 000 светофоров на светодиодные и тем самым сэкономит налогоплательщикам 48 млн долларов в течение следующих семи лет. Сокращение выбросов углекислого газа, которое будет достигнуто благодаря этой замене, будет эквивалентно сокращению числа машин на дорогах на 7000¹³.

В процесс поиска путей к сокращению потребления энергии за счет усовершенствования технологий освещения вовлечены и университеты. В Калифорнии университет Калифорния-Дэвис разработал Инициативу умного освещения. Один из первых проектов этой инициативы заключается в значительном сокращении энергопотребления за счет замены лампочек в гараже кампуса на светодиоды. Этот успешный проект эволюционировал в проект «Университет, освещаемый светодиодами». Задача последнего – распространение технологии светодиодов. Одними из первых примеру Калифорния-Дэвис последовали университет Калифорния – Санта Барбара, Тяньцзиньский политехнический университет в Китае и университет штата Арканзас¹⁴.

Светодиоды имеют еще одно явное экономическое преимущество. Если энергосберегающие лампочки служат в десять раз дольше ламп накаливания, то светодиоды служат дольше во все 50 раз. Невероятно, но среднестатистическая лампочка-светодиод, поставленная при рождении ребенка, будет продолжать работать, даже когда этот ребенок закончит колледж. Таким образом, коммерческая выгода от снижения стоимости электроэнергии и от практически полного сокращения амортизационных затрат на замену лампочек превосходит высокую начальную стоимость продукта¹⁵.

Помимо замены лампочек, еще одним эффективным методом снижения затрат энергии может стать простое выключение света, когда в нем нет необходимости. Для этого существует множество технологий, в числе которых датчики движения, выключающие свет в пустых офисах, гостиных, туалетах, прихожих и на лестничных клетках. Датчики и реостаты можно также использовать в дневное время, чтобы уменьшать интенсивность освещения в помещениях, если солнечный свет достаточно ярок. В городах реостаты можно использовать для уменьшения интенсивности уличного освещения. В конечном итоге умные технологии освещения могут сократить потребление электроэнергии светодиодными лампами до 10% от того количества, которое потребляют лампы накаливания¹⁶.

Теперь подведем итоги. Итак, переход к энергосберегающим лампочкам в частных домах, к наиболее современным лампам дневного света в офисных зданиях и к светодиодам в уличном освещении позволит сократить долю электроэнергии, затраченную на освещение, с 19 до 7% общемирового потребления энергии. Сэкономленной электроэнергии будет достаточно, чтобы позволить закрыть 705 из 2670 угольных электростанций, действующих на данный момент во всем мире. Если высокая стоимость светодиодов будет снижаться быстрее, чем это можно предположить сейчас, и это снижение обеспечит им широкое распространение, то выгоды от повышения эффективности освещения начнут проявлять себя еще быстрее, чем можно сейчас предположить¹⁷.

Миру, почти ежедневно сталкивающемуся с новыми доказательствами изменения климата и с его последствиями, необходима быстрая и решительная победа в битве за сокращение выбросов углерода и стабилизацию климата. Быстрый переход к технологиям максимально эффективного освещения может стать как раз такой победой – победой, которая послужит толчком к дальнейшим достижениям в деле стабилизации климата.

Помимо замены ламп накаливания на энергосберегающие лампочки, значительной экономии можно достигнуть и при изменении подхода к эксплуатации многих бытовых приборов, например холодильников. Принятый в 2005 г. в США Закон об энергетической политике составлялся с расчетом возможности экономии, которой можно достичь за счет повышения стандартов эффективности бытовых приборов, увеличения, достаточного для закрытия 29 угольных электростанций. Другие разделы этого закона, например, статьи о налоговых льготах, стимулирующих внедрение энергосберегающих технологий, о переходе к более диверсифицированной выработке тепла и электроэнергии, а также о предпочтительности выставления счетов за электричество в режиме реального времени (меры, направленной на снижение необязательного потребления электричества в пиковые периоды), должны снизить потребность в электроэнергии до уровня, при котором можно будет закрыть еще 37 работающих на угле электростанций. Стандарты энергопотребления бытовых приборов и другие меры, включенные в закон, должны на порядок снизить также потребление природного газа. Все вместе эти меры к 2020 г. должны снизить счета потребителей за газ и электричество более чем на 20 млрд долларов¹⁸.

Несмотря на то, что конгресс США одобрил законодательство о повышении стандартов энергетической эффективности более чем для тридцати категорий бытовых и промышленных приборов – от холодильников до электромоторов промышленного масштаба, министерство энергетики США на протяжении многих лет не может разработать стандарты, непосредственно необходимые для применения этой законодательной базы. Чтобы исправить это положение дел, сразу после вступления в должность президент Барак Обама обязал министерство экономики составить правила, которые помогли бы превратить закон в действующую политику¹⁹.

Неэффективное использование огромного количества бытовых приборов является большой проблемой и в Китае. В 1980 г. китайские производители бытовой техники собирали в год только 50 000 холодильников, и все эти холодильники продавались исключительно на внутреннем рынке. В 2008 г. в Китае произвели 48 млн холодильников, 90 млн цветных телевизоров и 42 млн стиральных машин, и большая часть этой продукции ушла на экспорт²⁰.

Проникновение этих современных бытовых приборов на внутренний рынок в городах Китая сейчас почти соответствует уровню промышленно развитых стран. На каждые 100 семей насчитывается 138 цветных телевизоров, 97 стиральных машин и 88 кондиционеров. Даже в сельских районах на каждые 100 семей приходится 95 цветных телевизоров и 46 стиральных машин. Феноменальный рост использования бытовой техники в Китае вместе с экстраординарным ростом промышленности увеличили запросы этой страны в электроэнергии в 11 раз за период с 1980 по 2007 г. Хотя Китай и установил стандарты энергосбережения для большинства бытовых приборов, стандарты эти редко строго соблюдаются²¹.

Еще одним местом высокой концентрации бытовых приборов является Евросоюз с населением 495 млн человек. Гринпис отмечает, что, несмотря на то, что европейцы в среднем тратят в два раз меньше электричества, чем американцы, потенциал для снижения потребления электроэнергии здесь по-прежнему высок. Холодильник в Европе, например, тратит приблизительно половину электричества, потребляемого американским холодильником, и тем не менее наиболее эффективные холодильники на сегодняшнем рынке способны потреблять всего лишь четверть энергии, потребляемой среднестатистическим холодильником в Европе. Это огромный потенциал для снижения потребления электричества²².

Но и на этом не исчерпываются наши возможности на пути к эффективности. Развивающиеся технологии продолжают расширять горизонты энергосбережения. Японская программа «Лучший игрок» является самой динамичной в мире системой повышения стандартов эффективности электроприборов. В этой системе самые эффективные приборы, продаваемые в настоящий момент, устанавливают стандарты для тех, которые будут продаваться завтра. Используя эту программу с конца 1990-х гг. до конца 2007 г., Япония повысила стандарты эффективности использования электроэнергии бытовыми приборам на 15–83%, в зависимости от типа прибора. Это непрерывный процесс совершенствования эффективности технологий. Доклад 2008 г. показал, что программа «Лучший игрок» опережает первоначальные прогнозы повышения эффективности для всех электроприборов – иногда в разы²³.

В анализе возможностей роста энергосбережения в различных типах бытовых приборов до 2030 г. Организация экономического сотрудничества и развития поставила на первое место возможность экономии электроэнергии в результате сокращения потребления в режиме ожидания – режиме, в котором электроприбор находится, когда его не эксплуатируют. Электроэнергия, которую потребляют бытовые приборы, находящиеся в режиме ожидания, составляет около 10% общего мирового потребления. В странах – членах Организации экономического сотрудничества и развития (в США и в Новой Зеландии) расход электроэнергии в режиме ожидания в расчете на одну семью составляет от 30 до 100 ватт. Поскольку это электричество расходуется 24 часа в сутки, даже при небольшом количестве ватт кумулятивный эффект представляется внушительным²⁴.

Некоторые правительства ограничивают стандартное потребление электричества в режиме ожидания для телевизоров, компьютеров, микроволновых печей, DVD-проигрывателей и тому подобных приборов уровнем в один ватт на один электроприбор. Южная Корея, например, с 2010 г. вводит закон о лимите в один ватт в отношении многих приборов. Австралия делает то же самое в отношении практически всех электроприборов с 2012 г.²⁵.

Проведенное в США исследование показывает, что на режим ожидания электроприборов уходит около 5% домашнего потребления энергии в этой стране. Если бы эта величина упала до 1%, что легко достижимо, можно было бы отказаться от 17 электростанций, работающих на угле. Если бы и Китай снизил затраты на режим ожидания до одного процента, это позволило бы закрыть намного больше электростанций²⁶.

Относительно новым испытанием эффективности использования электроэнергии стало появление на рынке больших плоскоэкранных телевизоров. Сегодня экраны этих телевизоров потребляют в среднем в два раза больше электроэнергии, нежели традиционные телевизоры, в которых применяли трубки с катодными пучками света. Если же это плоский экран широкоэкранной плазменной модели, то он может потреблять в четыре раза больше электроэнергии. В Великобритании некоторые члены кабинета предлагают запретить плоские плазменные телевизоры, пожирающие электричество в таких количествах. В Калифорнии обсуждается предложение добиться того, чтобы все новые телевизоры потребляли на треть меньше энергии к 2011 г. и на 49% к 2013 г.²⁷.

Потребители часто покупают не наиболее эффективные модели из-за их высокой начальной цены, хотя разница в ценах на более совершенные и менее совершенные модели с лихвой покрывается меньшими затратами на эксплуатацию более эффективных приборов. Однако если различные государства начнут вводить углеводородный налог, отражающий цену изменения климата, то более эффективные электроприборы станут экономически более привлекательными. А обязательное указание на ценниках уровня потребления прибором электричества поможет потребителям принимать более взвешенное решение.

Универсальный перечень стандартов энергетической эффективности бытовых электроприборов, привязанный к наиболее передовым в этом отношении моделям, представленным на рынке, позволит довести экономию электричества в области электроприборов до 12% мировой экономии электроэнергии, полученной от повышения эффективности освещения, и даже превысить эту отметку. Таким образом, общая выгода от повышения эффективности освещения и бытовых приборов позволит миру избежать строительства 1410 работающих на угле электростанций – т.е. обойтись без 1283 новых электростанций, работающих на угле, которые, согласно прогнозу Международного энергетического агентства (IEA), будут построены к 2020 г.²⁸.