Станут ли металлы новой нефтью?

К 2050 году Европа собирается в основном перейти на энергию солнца и ветра - да только цены на импортируемые ею цветные металлы и редкоземельные элементы могут взлететь до небес. Впрочем, кажется, всё поправимо. Учёные, что называется, даже не думают подвергать сомнению генеральную линию партии: хотя сейчас ветер и солнце дают около 1% от всей электрогенерации мира, уже к 2050 году эта цифра (по ряду прогнозов) вырастет до более чем 100% современного энергопотребления.


В частности, авторы работы считают реальным прогноз в 25 трлн кВт ч в год - при сегодняшней общей генерации около 21 трлн кВт ч. Так вот, просчитав последствия столь всеобъемлющей перестройки мировой энергетики, исследователи настоятельно рекомендуют заранее обеспокоиться мерами по борьбе с последствиями победоносного внедрения альтернативы.


Объём потребления железобетона и различных металлов, необходимый для достижения солнечно-ветровой генерации в 25 трлн кВт ч в год к середине века. Пунктиром показано сегодняшнее производство этих ресурсов. Здесь и ниже, если не указано иное, иллюстрации Olivier Vidal.)


Сегодня ветроэлектростанции (ВЭС) работают в среднем треть года (30%), а самые массовые солнечные (на фотоэлементах) - лишь 15%, так что гелиостанция выдаёт за год вчетверо меньше энергии, чем газовая ТЭС той же мощности.


На строительство одного мегаватта мощности газовой ТЭС тратится 82 т железобетона, 58 т стали, 0,26 т алюминия и столько же меди. Для сравнения: расход материалов на мегаватт мощности ВЭС равен 400 т железобетона, 130 т стали, 3 т алюминия и 1,15 т меди. Мегаваттная гелиоЭС на кремниевых фотоэлементах и вовсе нуждается не менее чем в 1 100 т ж б, 170 т стали, 35 т алюминия, 4,5 т меди и 69 т стекла.


Да, так и есть: сегодня солнечная энергия требует для получения киловатт-часа в 13,5 раза больше бетона, в 17,3 раза - меди и в 135 раз - алюминия, нежели ТЭС. Но прежде чем вы побежите за акциями Норникеля, ещё одна информация к размышлению: французские исследователи полагают, что есть более заманчивые сферы для вложения капиталов. ЕС сегодня потребляет 20% мировых металлов, в то время как внутри блока их получают всего 5%.


Тотальная солнечно-ветровая парадигма к 2050 году увеличит потребности европейцев в металлах (особенно цветных) так сильно, что нефтегазовая зависимость попросту сменится алюминиево-медной. Чтобы создать альтернативную энергетику, производящую по 25 трлн кВт ч в год уже к середине века, потребуется 310 млн т алюминия и 40 млн т меди.


Но это хотя бы реально: мировое производство этих металлов уже сейчас довольно велико. Сложнее ситуация с редкоземельными элементами: ВЭС требуют мощных магнитов, в том числе тех, что основаны на лантаноидах. Наконец, индий, селен, теллур и редкоземельные элементы, используемые при изготовлении солнечных батарей, к 2030 году понадобятся в куда бóльших количествах, чем их сегодня производят, а по ряду элементов спрос может подпрыгнуть на 230%.


Очевидно, цены на них в этом случае серьёзно подскочат, а предсказать масштабы их роста к 2050 году сейчас вообще невозможно. Но даже если производство соответствующих элементов и вырастет, цена на них, очевидно, тоже изменится, что поставит под угрозу весь план перехода на новую энергетику. Как же быть?


Кроме того, в будущем следует отказаться от использовании редких элементов в конструкциях новых ветряков и солнечных батарей, заменив их на более распространённые, недорогие и доступные на внутриевропейском рынке. Хотя ресурс нынешних ветряков всего 30 лет, ничто не мешает после его окончания извлечь из них редкоземельные элементы для последующего использования. Иллюстрация B.


Christopher Alamy.) Почти все тезисы французов разумны и вполне реалистичны: алюминий и медь, не говоря уже о лантаноидах, экономически оправданно применять вторично уже сегодня, а кремниевые солнечные батареи и нынче используют не так много редкоземельных элементов. А вот проецирование дня сегодняшнего в будущее, которое проделали французские исследователи, кажется нам до некоторой степени прямолинейным.


У эоловой и гелиоэнергетики огромный потенциал роста эффективности, и его реализация в самом разгаре. Но рост КПД однослойных солнечных батарей к 2050 году сегодня очень трудно спрогнозировать, и, согласно некоторым недавним работам, он вполне может превысить 50% вместо нынешних 20%, серьёзно скорректировав материалоёмкость солнечного киловатт-часа.


Наконец, уже сегодня фотоэлементы используются не более чем на 60% своего потенциала, так как обычно их располагают горизонтально либо под небольшим углом к плоскости. Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Geoscie ce (после регистрации доступен полный текст). Подготовлено по материалам The Co versatio.


Статьи по теме:

  1. Газ, который лопнул

    А как все красиво начиналось! В прошлогоднем послании конгрессу Барак Обама заявил, что благодаря сланцевой революции Америка обеспечена собственным природным газом на 100 лет. Однако сейчас грандиозный пузырь сланцевого надувательства грозит лопнуть подобно мыльному.

  2. Ответы на вызовы. Академик РАН Александр Некипелов

    Как обозначить переживаемый экономикой период? Какие меры необходимы, чтобы вывести народное хозяйство на устойчивый социально-экономический рост? Какова роль сырьевого сектора, законодательного закрепления прав собственности, нашей производительности труда и других факторов в обеспечении модернизации страны?

  3. У России не купят газ и нефть

    Но в последнее время в ЖЖ активно и на полном серьезе обсуждается вал постов на эту тему, причем удивительно глупых, так что я не выдержал со своими двумя копейками. В качестве примера, до чего можно дойти - это аргумент наших меньших братьев (т.е

Социальные закладки:

Комментарии к этой заметке больше не принимаются.


Рейтинг популярности - на эти заметки чаще всего ссылаются:

ноябрь 2013
пн вт ср чт пт сб вс
1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30