«Экспоненциальный рост солнечной энергетики изменит мир»
Так называется статья в The Economist от 20 июня 2024 год. В ней говорится:
«Прошло 70 лет с тех пор, как лаборатория Bell Labs компании AT&T представила новую технологию преобразования солнечного света в энергию. Телефонная компания надеялась, что сможет заменить батареи, питающие оборудование в труднодоступных местах. Они также поняли, что питание устройств только светом показывает, как наука может сделать будущее прекрасным».
«Сегодня солнечная энергетика уже давно прошла игрушечную фазу. Панели сейчас занимают площадь примерно вдвое меньшую, чем Уэльс, и в этом году они будут обеспечивать мир примерно 6% электроэнергии, что почти в три раза больше электроэнергии, чем Америка потребляла в 1954 году. Однако этот исторический рост — лишь вторая по значимости вещь в развитии солнечной энергетики. Самое примечательное то, что оно еще далеко не закончено.
Назвать рост солнечной энергетики экспоненциальным – это не гипербола, а констатация факта. Установленная солнечная мощность удваивается примерно каждые три года и, таким образом, увеличивается в десять раз каждое десятилетие. Такой устойчивый рост редко можно увидеть в чем-то важном. Из-за этого людям трудно осознать, что происходит. Десять лет назад, когда солнечная энергия составляла одну десятую от своего нынешнего размера, она все еще считалась маргинальной даже теми экспертами, которые знали, насколько быстро она росла. Следующее десятикратное увеличение будет эквивалентно увеличению всего мирового парка ядерных реакторов в восемь раз за меньшее время, чем обычно требуется для строительства хотя бы одного из них.
Солнечные батареи, по всей вероятности, станут крупнейшим источником электроэнергии на планете к середине 2030-х годов.
К 2040-м годам они могут стать крупнейшим источником не только электроэнергии, но и всей энергии.
При нынешних тенденциях общая стоимость производимой ими электроэнергии обещает быть менее чем вдвое дешевле, чем самая дешевая, доступная сегодня.
Это не остановит изменение климата, но может замедлить его намного быстрее. Большая часть мира, включая Африку, где 600 миллионов человек все еще не могут осветить свои дома, начнут чувствовать себя богатыми энергией. Это чувство будет новым и преобразующим для человечества».
Чтобы понять, что это не какая-то лихорадочная мечта защитников окружающей среды, эксперты журнала рассматривают солнечную экономику.
«По мере увеличения совокупного производства промышленного товара затраты снижаются. Поскольку затраты снижаются, спрос растет. По мере роста спроса увеличивается производство, а затраты продолжают снижаться. Это не может продолжаться вечно. Производство, спрос или и то, и другое всегда становятся ограниченными. При более раннем переходе к энергетике — от древесины к углю, от угля к нефти или от нефти к газу — эффективность добычи росла, но в конечном итоге она была компенсирована затратами на поиск еще большего количества топлива».
«Солнечная энергетика не сталкивается с такими ограничениями. Ресурсы, необходимые для производства солнечных элементов и установки их на солнечных фермах, — это богатый кремнием песок, солнечные места и человеческая изобретательность, которых имеется в изобилии. Создание клеток также требует энергии, но солнечная энергия быстро делает и ее в изобилии. Что касается спроса, то он огромен и эластичен: если вы сделаете электроэнергию дешевле, люди найдут ей применение. В результате, в отличие от прежних источников энергии, солнечная энергия постоянно дешевеет и будет продолжать дешеветь.
Существуют и другие ограничения. Учитывая склонность людей жить вне дневного времени, солнечную энергию необходимо дополнять системами хранения и другими технологиями. Тяжелую промышленность, авиацию и грузовые перевозки было трудно электрифицировать. К счастью, эти проблемы могут быть решены, поскольку батареи и топливо, созданные электролизом, постепенно дешевеют.
Еще одно беспокойство вызывает то, что подавляющее большинство солнечных панелей в мире и почти весь очищенный кремний, из которого они производятся, поставляются из Китая. Ее солнечная промышленность высококонкурентна, сильно субсидируется и опережает текущий спрос – настоящее достижение, учитывая всю солнечную мощность, которую Китай устанавливает в пределах своих границ. Это означает, что китайские мощности достаточно велики, чтобы продолжать расширение в течение многих лет, даже если некоторые из участвующих компаний окажутся в тупике, а некоторые инвестиции иссякнут.
В долгосрочной перспективе мир, в котором больше энергии производится без нефти и газа, поступающих из нестабильных или недружественных частей мира, будет более надежным. Тем не менее, хотя Коммунистическая партия Китая не может манипулировать ценами на солнечный свет, как ОПЕК пытается манипулировать ценами на нефть».
Но тот факт, что жизненно важная отрасль находится в одной враждебной для США и Запада в целом стране, вызывает у экспертов The Economist беспокойство:
«Эту обеспокоенность остро ощущает Америка, поэтому она ввела тарифы на китайское солнечное оборудование. Однако, поскольку почти весь спрос на солнечные панели по-прежнему приходится на будущее, у остального мира будет много возможностей для выхода на рынок. Принятие Америкой солнечной энергии может быть сорвано президентством Трампа, выступающим за ископаемое топливо, но только временно и болезненно».
«Его также можно было бы улучшить, - по мнению экспертов журнала, - если бы Америка освободила отложенный спрос, облегчив установку панелей в домах и подключение к энергосистеме — в стране есть тераватт новой солнечной мощности, ожидающей подключения. Цены на выбросы углерода могли бы помочь, как это произошло при переходе с угля на газ в Европейском Союзе.
Цель должна заключаться в том, чтобы благотворный цикл производства солнечной энергии вращался как можно быстрее. Это потому, что он предлагает приз в виде более дешевой энергии. Преимущества начинаются с повышения производительности. Все, для чего люди используют энергию сегодня, будет стоить дешевле — и это включает в себя практически все. Затем наступит то, что станет возможным благодаря дешевой энергии. Люди, которые никогда не могли себе этого позволить, начнут освещать свои дома или водить машину. Дешевая энергия способна очищать воду и даже опреснять ее. Она может управлять голодной машиной искусственного интеллекта. Это может сделать миллиарды домов и офисов более терпимыми летом, которое в ближайшие десятилетия будет становиться все жарче.
Но наиболее важными будут вещи, о которых еще никто не думал. В своем радикальном изобилии более дешевая энергия освободит воображение, заставив крошечные колеса обозрения разума вращаться от волнения и новых возможностей».
«Батареи как военный инструмент»
Джозеф Вебстер (Глобальный энергетический центр Атлантического совета и Инициативы по безопасности в Индо-Тихоокеанском регионе, США) опубликовал доклад с таким названием в War On The Rocks 20 июня 2024 года. Автор пишет:
«Батареи, о которых часто забывают, могут незаметно изменить баланс военной мощи. Да, это правда. Аккумуляторы имеют военные последствия, создавая трудные компромиссы для политиков, балансирующих стратегические, экономические приоритеты и приоритеты декарбонизации.
Хотя литий-ионные аккумуляторные батареи материкового Китая полезны для достижения экономических целей и целей декарбонизации в Соединенных Штатах, Европе и других странах, его аккумуляторный комплекс представляет потенциальную угрозу безопасности, особенно в случае непредвиденной ситуации вокруг Тайваня.
Аккумуляторы становятся все более важной особенностью в военном деле, их применение варьируется от дизель-электрических подводных лодок до беспилотных платформ и многого другого. Кроме того, тревогу вызывает синергия между китайскими аккумуляторными, беспилотными и судостроительными комплексами. Однако существует лишь ограниченное признание растущей важности батарей в военных делах, особенно в случае чрезвычайной ситуации вокруг Тайваня.
В то время как предпринимаются позитивные шаги по ограничению промышленного и технологического потенциала Пекина в области аккумуляторов, система альянсов, возглавляемая Вашингтоном и Брюсселем, - по мнению автора, - должна действовать более энергично».
«Чтобы ограничить аккумуляторный комплекс Китая, Соединенным Штатам и их союзникам следует продолжать поэтапное введение тарифов на китайский экспорт литий-ионных батарей для энергосистем и электромобилей.
Учитывая важность снижения рисков зависимости от единственного поставщика, Вашингтон и Брюссель должны работать вместе, чтобы снизить риски в цепочках поставок, особенно в сфере добычи и переработки сырья, такого как графит, никель и литий.
Кроме того, Запад должен гарантировать, что любая передача аккумуляторных технологий не поможет китайской оборонно-промышленной базе — хотя, откровенно говоря, китайские батареи часто находятся на переднем крае технологий».
«Помимо ограничения аккумуляторного комплекса Китая, - считает Вебстер, -свободный мир, особенно Соединенные Штаты, должен укрепить себя за счет расширения емкости и возможностей собственных аккумуляторов.
Это повлечет за собой бюджетные инвестиции, реформирование обременительных требований к выдаче разрешений, принятие новых политических механизмов и стимулирование исследований и разработок.
Эти шаги, предпринятые в тандеме, снизят вероятность того, что Пекин первым добьется технологического прорыва в области еще более совершенных батарей, таких как твердотельные батареи, которые могут изменить правила игры в коммерческих приложениях и потенциально использоваться в военных целях».
В самой Америке, считает Вебстер, «чтобы ускорить развитие аккумуляторной промышленности США и получить связанные с этим стратегические, экономические и экологические выгоды, политикам следует достичь двухпартийного соглашения, которое упростит рассмотрение всех энергетических проектов, включая возобновляемые источники энергии, ядерную энергетику, добычу критически важных материалов и нефти и газа. Обеспечение того, чтобы Соединенные Штаты могли быстро построить инфраструктуру, укрепит арсенал производственных мощностей Америки, сдерживая потенциальных противников».
Серьезные сбои, вызванные войной России на Украине, доказывают, по мнению Вебстера, что энергетическая безопасность – это национальная безопасность.
«Система альянсов, возглавляемая Вашингтоном и Брюсселем, должна укреплять внутренние производственные мощности, особенно в области важнейших технологий двойного назначения, таких как батареи, одновременно предпринимая шаги по ограничению технологических и промышленных мощностей китайского аккумуляторного комплекса».
Военные последствия китайского аккумуляторного комплекса
Аккумуляторный комплекс Китая дополняет его военный потенциал. Вебстер рассматривает воздушные дроны, особенно средства одностороннего нападения.
«Это оружие уже играет заметную роль в войне России на Украине: по оценкам Сэмюэля Бендетта, обе стороны используют не менее 50 000 дронов-смертников с видом от первого лица в месяц. Важно отметить, что эти ударные дроны с односторонним движением часто используют литий-ионные батареи для движения.
В то время как ударные дроны одностороннего действия с литий-ионными двигателями уже произвели революцию в боевых действиях во время войны на Украине, ограничивая маневры в дневное время, беспилотные летательные аппараты могут сыграть еще большую роль в любой конфронтации из-за Тайваня.
Производство Китаем потенциальных дронов двойного назначения превосходит производство, наблюдаемое как в Украине, так и в России. Единственный китайский производитель дронов DJI занимает 90 процентов мирового рынка потребительских дронов.
Хотя военные и гражданские дроны имеют разные роли и возможности, Китай мог бы перепрофилировать линии по производству гражданских дронов для нужд своих вооруженных сил, точно так же, как он будет использовать свои гражданские судостроительные верфи для ремонта своего военно-морского флота во время войны. Промышленные мощности материкового Китая по производству воздушных дронов и аккумуляторов, а также его близость к Тайваню могут оказаться важными в конфронтации.
Тем не менее, роль батарей в воздушной сфере будет ограничена. Благодаря большей плотности энергии бензин сохраняет гораздо больше энергии, чем аккумуляторы того же веса. Как пишут Джастин Бронк и Джек Уотлинг для аналитического центра RUSI: «Для применений, требующих легких полезных нагрузок на коротких дистанциях в течение ограниченного периода времени, электроэнергия обычно является предпочтительным решением, в то время как чем длиннее требуемая дальность и тяжелее полезная нагрузка, тем более интенсивное сгорание становятся двигатели, работающие на топливе».
Кроме того, большую часть года в Тайваньском проливе дует сильный ветер (лето является важным исключением), который может ударить по небольшим платформам и, вероятно, сделать их неработоспособными. Наконец, что немаловажно, большинство дронов с видом от первого лица имеют ограниченную дальность действия — от пяти до 20 километров, что недостаточно для того, чтобы дистанцироваться от Тайваня до материкового Китая без корректировок, которые добавляют техническую сложность и стоимость.
Таким образом, аккумуляторы будут играть важную, но, вероятно, ограниченную роль в парке воздушных дронов Китая. Тем не менее, прорывы в области аккумуляторных технологий, особенно повышение плотности энергии, могут повысить значимость воздушных дронов в случае непредвиденной ситуации над Тайванем».
Вызывает тревогу у Вебстера то, что «есть признаки того, что китайский военно-морской флот расширяет использование дронов в операциях. Китай недавно запустил первый в мире специализированный носитель дронов и построил как минимум два базовых корабля для дронов. Аналитики полагают, что эти платформы используются в учебных целях, особенно для имитации стай враждебных дронов. Соответственно, китайский военно-морской флот, похоже, только начинает использовать возможности роя дронов. Многие, а возможно, и большинство из этих дронов будут работать на бензине, дизельном или реактивном топливе, но одноразовые дроны с питанием от литий-ионных аккумуляторов также могут сыграть свою роль.
Синергия между возможностями Китая по производству воздушных дронов, мастерством судостроения и его аккумуляторным комплексом должна быть в центре внимания коалиционных военных планов (США и их союзников).
Батареи, вероятно, окажутся еще более важными для морской сферы, которая станет решающим фактором в любой конфронтации из-за Тайваня.
Аккумуляторы используются в беспилотных подводных кораблях, беспилотных надводных кораблях и неатомных подводных лодках. Большинство военно-морских сил, особенно те, у которых нет доступа к атомным судам, эксплуатируют дизель-электрические подводные лодки с двигательными батареями, заряжаемыми от дизельного топлива. При существующих свинцово-кислотных батареях дизель-электрические подводные лодки часто должны подниматься у поверхности для забора воздуха или плавать под водой, что позволяет им очищать выхлопные газы дизельного топлива и перезаряжать батареи для работы, но повышает риск обнаружения.
Подводные лодки с литий-ионными батареями имеют улучшенные характеристики по сравнению с существующими свинцово-кислотными батареями. Некоторые преимущества литий-ионных батарей включают меньший риск обнаружения (из-за меньшей необходимости подводного плавания, а также более тихой работы), большую выносливость под водой и более высокие скорости для спринта и круиза.
Японский военно-морской флот является единственным подтвержденным флотом, эксплуатирующим дизель-электрические подводные лодки с литий-ионными батареями.
Другие военно-морские силы вскоре смогут использовать подводные лодки с литий-ионными батареями. Хотя Соединенные Штаты в настоящее время сами не эксплуатируют дизель-электрические подводные лодки, возможно сотрудничество не только с японскими, но и с южнокорейскими верфями. Но Китайская Народная Республика имеет большое значение. Хотя китайская система, как правило, лучше в реализации, чем в инновациях, ее аккумуляторный комплекс за последние годы добился неоспоримых успехов и во многих отношениях является более технологически продвинутым, чем комплекс глобального Запада.
Военно-морской флот Китая может в среднесрочной перспективе разместить передовые литий-ионные дизель-электрические подводные лодки и, возможно, уже имеет планы сделать это.
Твердотельные батареи предлагают еще большие возможности, чем литий-ионные, включая большую плотность энергии, емкость и дальность действия. Важно отметить, что твердотельные батареи имеют преимущество перед литий-ионными в предотвращении пожаров, которые представляют собой серьезную опасность на борту подводных лодок. Хотя твердотельные батареи еще не коммерциализированы из-за стоимости и технических проблем, военные заказчики, в том числе в Китае, не так чувствительны к цене. Таким образом, разработка твердотельных батарей может существенно повысить производительность как дизель-электрических подводных лодок, так и беспилотных систем под, на и над поверхностью».
Законодательство США о балансировании аккумуляторов: рекомендации
«Чем больше и сложнее становится китайский аккумуляторный комплекс, тем больше вероятность того, что он обеспечит технологические достижения в области твердотельных батарей следующего поколения, которые могут произвести революцию в энергетике или изменить военное дело. Китай также мог бы использовать существующие промышленные возможности в области производства литий-ионных батарей для масштабирования развертывания беспилотных и пилотируемых воздушных и морских систем. Соответственно, Вебстер полагает, что «страны, возглавляемые Вашингтоном и Брюсселем, должны совместно работать над ограничением китайского аккумуляторного комплекса путем поэтапного введения тарифов. В то же время они также должны развивать собственную промышленную базу и технологический потенциал».
«Критики тарифов на китайскую продукцию утверждают, что эти меры повысят стоимость аккумуляторов и замедлят усилия по декарбонизации, не уменьшая при этом зависимость от аккумуляторов китайского производства. Однако эта критика упускает из виду тот факт, что существенный прогресс уже достигнут в создании западной промышленной базы по производству аккумуляторов.
Инвестиции в аккумуляторы в США резко выросли после принятия Закона о снижении инфляции в августе 2022 года. Совокупные инвестиции с четвертого квартала 2022 года по первый квартал 2024 года составили 42,2 миллиарда долларов. По данным Clean Investment Montor, инвестиции в аккумуляторы в первом квартале 2024 года составили 11,4 миллиарда долларов, что является рекордным показателем и на 486 процентов выше, чем за тот же период в 2022 году. Компания TDK недавно объявила о прорыве, который позволит ей увеличить плотность энергии в 100 раз по сравнению с текущим уровнем. Применение тарифов на аккумуляторы китайского производства создает пустоту, которую могут заполнить западные производители.
Развитие западной «промышленной базы по производству аккумуляторов» потребует надежной цепочки поставок. Соединенные Штаты и критически важные партнеры по коалиции — особенно Южная Корея, Япония, Австралия, Канада и Тайвань — должны стремиться быстро снизить риски потенциальных узких мест в цепочке поставок, поскольку ограничения Пекина на графит в октябре 2023 года показывают, что он будет продолжать пытаться использовать любые уязвимости. В противном случае, как показывает недавняя статья в журнале Foreignaffs, дефицит в добыче и переработке аккумуляторных металлов может задушить цепочку поставок аккумуляторов коалиции. Чтобы справиться с рисками в цепочке поставок, политикам следует принять творческие механизмы, такие как создание новых ориентиров, финансирование инструментов хеджирования, создание ценового страхования и поддержание стратегических резервов.
Для создания надежной цепочки поставок аккумуляторов потребуется работать с союзниками и партнерами по различным сырьевым товарам в горнодобывающем секторе. Например, запасы графита сосредоточены в Турции и Бразилии. Индонезия и Австралия обладают крупнейшими в мире запасами никеля».
«Кроме того, Китай всё больше опережает Соединенные Штаты и другие страны в исследованиях и разработках в области прикладных физических наук, в том числе в области материаловедения, химии и инженерии. Соответственно, Соединенным Штатам и другим странам следует отреагировать расширением инвестиций в эти сектора, что, вероятно, обеспечит положительную отдачу от инвестиций. Важно отметить, что эти усилия могли получить поддержку обеих партий».
«Помимо снижения рисков в цепочках поставок и поддержки исследований и разработок, Вашингтон и Брюссель должны ускорить внедрение местной энергетики. Упрощение процедур выдачи разрешений на электрогенерирующие активы, линии электропередачи, горнодобывающую и перерабатывающую инфраструктуру, а также инфраструктуру зарядки электромобилей устранит барьеры, сдерживающие аккумуляторный комплекс Запада и его энергетическую безопасность. Учитывая ставки конкуренции с Пекином, политики должны быть в состоянии достичь двухпартийного соглашения, которое упростит рассмотрение всех энергетических проектов, будь то проекты чистой энергетики или традиционных углеводородов. Расширение западного производства энергии имеет решающее значение не только для энергетической безопасности, но и для победы в других энергетических соревнованиях с Пекином, в том числе в области искусственного интеллекта.
Наконец, учитывая потенциальное военное применение батарей, Западу следует внимательно изучить свою отраслевую политику передачи технологий.
Китайский аккумуляторный комплекс обладает технологическим преимуществом во многих отношениях.
Тем не менее, ведущие западные аккумуляторные державы должны гарантировать, что они способны предотвратить утечку в Китай передовых технологий – особенно твердотельных батарей – которые имеют существенное военное применение, преобразующий коммерческий потенциал или и то, и другое.
В то же время важно подчеркнуть, что к конкуренции с Пекином следует подходить ответственно. Западу следует продолжать снижать риски в цепочках поставок, особенно в отношении технологий с потенциальным применением двойного назначения, таких как судостроение, производство дронов и аккумуляторов. Однако он также должен подчеркнуть, что он не стремится полностью отделиться от Китая и не стремится к ненужной конфронтации или конфликту. Существуют жесткие ограничения для западно-китайских связей. Торговля не приведет к фундаментальному прорыву в отношениях с Пекином. Тем не менее, коммерческие связи в нечувствительных областях смягчают дилеммы безопасности, обеспечивают экономические выгоды и, что наиболее важно, ограничивают вероятность и последствия ненужной и потенциально катастрофической войны между великими державами.
Баланс между сдерживанием и гарантиями в отношении Пекина – непростая задача. Это особенно верно в отношении торговли технологиями, такими как батареи, которые приносят явные экономические и экологические выгоды, но при этом обладают скрытым или реальным военным потенциалом. Хотя Вашингтону и Брюсселю следует тщательно управлять конкуренцией с Пекином, они также должны ограничивать технологические и промышленные мощности Китая, особенно в производстве критически важных продуктов, таких как аккумуляторы, одновременно обеспечивая развитие коалицией своих собственных мощных возможностей.
двойной клик - редактировать изображение
