Основы ВИЭ
Энергия будущего
Все специалисты твердят о том, что информационные технологии сейчас считаются лидером современного развития человечества притом, что традиционные индустрии, включая производство электроэнергии, не будут претерпевать изменений в ближайшем времени. Попробуем разобраться в этом.
Человечество отлично знакомо с физикой различных явлений, например, преобразование одного вида энергии в другую. Альберт Эйнштейн был удостоен Нобелевской премии благодаря своему физическому обоснованию существования фотоэлектрических эффектов в природе, а именно - получение электрической энергии от света Солнца. На этом положении основывается работа любого современного солнечного преобразователя. Данное явление известно человечеству более 100 лет, но так и не поставило развитие гелиоэнергетики на новый уровень.
Ахмед Заки Ямани, бывший министр нефти и минеральных ресурсов Саудовской Аравии в своем выступлении отметил, что каменная эпоха закончилась не из-за истощения Земли каменными глыбами, а из-за того, что технология обработки камня вытеснена другой - улучшенной методикой изготовления металлических изделий. Поэтому камни перестали быть необходимым материалом в жизни людей. Точно также эксплуатация лошадей, как средством транспортировки сменилась современной технологией передвижения. Это никак не связано с лошадьми и повозками. Данный переход обязан изобретению двигателя внутреннего сгорания и последующему изготовлению автомобилей. Но может ли встать в один ряд с данными событиями технологический переход от использования энергии ископаемых ресурсов к добыче энергии из возобновляемых источников?
Альтернативный источник для того, чтобы встать на место традиционных способов добычи энергии должен соответствовать некоторым требованиям: запасы нового источника энергии должны сопоставляться или превосходить масштабы существующих, технология добычи нового ресурса обязана быть доступной, и главным - должна быть низкая себестоимость или хотя бы равная по сравнению с уже существующими технологиями.
Рациональная экономика
Для начала оценим потенциально возможные запасы кандидатуры на замену традиционного способа получения необходимого количества электроэнергии. Солнце вот уже на протяжении не одного миллиона лет излучает свою энергию на нашу планету. За 1 земной час звезда способна отдать столько энергии, сколько можно направить на все нужды населения Земли в течение всего года. Необходимое количество энергии Солнце будет еще производить несколько миллиардов лет, поэтому такой источник для человечества становится неисчерпаемым.
Нам уже известна технология добычи такой энергии - солнечная батарея, работающая на физическом взаимодействии. Более 50 лет человечество практически применяет такие устройства в своей жизни. Для экономики целесообразность их использования также не менее важна. По словам Гордона Мура, американского инженера и одного из основателей Intel, который в 60-е годы прошлого столетия заметил, как увеличивающееся количество транзисторов постоянно повышает производительность компьютерных микропроцессоров каждые 2 года. При этом цена за их работу и сами компьютеры, так широко распространенные в современном мире заметно упала за последние 50 лет.
Такое падение стоимости связано с развитием других отраслей, не только затрагивающих компьютеры. Ниже на графике можно наглядно увидеть себестоимость изготовления солнечных батарей на 1 ватт.
В последние годы первоначальная стоимость производства светопоглащающих панелей снизилась примерно в несколько сотен раз. В последние десятилетия солнечная энергия упала настолько, что ее стоимость можно сравнить с традиционным электричеством. Именно это состояние характеризует понятие «сетевой паритет».
Грубо говоря, достигнув этого значения, солнечная энергия становится доступной любому потребителю на уровне традиционного электричества. Для него без разницы - как получается энергия в его доме: сжиганием ископаемых или же рациональным потреблением энергии Солнца. Поэтому, определяя возобновляемые источники энергии, они стали характеризоваться как «рационально экономные».
Наряду с гелиоэнергетикой можно применять и другие альтернативные источники. Ветровая энергетика имеет сравнительно меньшие запасы, но ее рациональное применение может составить не меньшую долю в современной добыче энергии. Данное направление менее технологично, чем солнечное, но прогресс его не исключает. Применяя современные материалы, инженеры возводят более прочные и легкие ветряки. Такие особенности характерны для более высоких генераторов, соответственно, сейчас строится более высокое оборудование. Как известно, чем больше высота, тем сильнее ветер, значит, возможно, получать еще больше электроэнергии, а при рациональной расстановке ветряков снизить ее стоимость. Именно поэтому к ветровому направлению добычи энергии можно применить своеобразный закон Мура. При всем этом генерируя солнечную и ветровую энергии, можно взаимодополнять один процесс другим. В ближайшее время прогнозируется экспоненциальное развитие каждой из этих технологий.
Получение энергии, основой которой служит сжигание добываемого угля и природного газа, невозможно без производства топлива из нефти для перевозки. Соответственно, использование солнечных панелей и ветрогенераторов вытеснит добычу и переработку ископаемых, то можно отказаться от нефти, заменив привычные бензиновые двигатели электродвигателями в автомобилях. Со времени изобретения первого электромобиля данный транспорт был нереальным к повсеместному использованию за счет малой вместимости электробатарей и большой цене данной технологии. Но инновационные технологии и энтузиазм инженеров сумели увеличить энергоемкость и снизить стоимости электроавтомобилей. Сейчас же широко применимы гибридные авто, позволяющие экономить их владельцам на жидком топливе, потребление которого снижено примерно в 5 раз, чем в традиционных автомобилях. Флагман в инновационном развитии транспорта компания Tesla в марте этого года предоставляет свой электромобиль Tesla Model 3, который обойдется автолюбителям всего в 35 тысяч долларов. Батареи обеспечивают запас хода в 350 км - чего достаточно для широкого распространения.
Всем известно, что на сегодня нефть стала главным энергетическим ресурсом. Спрос на нее постоянно увеличивается. «Легкая» и дешевая добыча нефти с каждым добытым баррелем становится все тяжелее и дороже. В связи с этим нефтяное равновесие на мировом рынке зависит от более высоких объемов и цен.
А тем временем альтернативная добыча энергии не оказывали особого влияния на мировой рынок из-за своей дороговизны. Но развитие технологий для получения возобновляемой энергии и достижение ими сегодня сетевого паритета с общепринятыми, гелио и ветровая энергетика могут создать значительную конкуренцию старой технологии. Когда и как это произойдет? Суждения экспертов по этому поводу рознятся.
Все или ничего
Основатель компании Tesla Илон Маск еще в 2013 году предположил, что гелиоэнергетика завоюет позицию основного производителя энергии в мире. Омрачил такие ясные прогнозы Рекс Тиллерсон, генеральный директор Exxon Mobil, заявив, что получение солнечной энергии к 40-му году повысится в 20 раз, но даже такими темпами она сможет составить не больше 2% от мировой добычи электроэнергии. Отнюдь, он оказался не прав: к 2013 году гелиоэнергетика уже превышала 2%.
Как известно из истории мирового энергетического сектора он пережил несколько значимых для человечества изменения. Около 150 лет назад дрова сменились углем. Такая смена произошла быстро, не больше чем за половину столетия. Век назад, вытеснивший древесину, уголь замещается новым сырьем - нефтью и газом. И снова можно заметить тенденцию - практически с нуля современный источник взлетает до 80%-го уровня по всему миру опять же за 50 лет.
Однако сегодня совместный прогноз от большинства банков-инвесторов и аналитических центров говорит нам о том, что на данном этапе развития добычи полезных ископаемых и их объемов переход от традиционных нефти и газа к альтернативным будет несколько медленным, сравнительно с прошлым. Консервативность прогноза явно связано с самими прогнозистами, их короткой памятью, карьерным риском и косыми взглядами других специалистов.
Вероятное изменение основы в энергетическом секторе мира повлечет за собой огромные последствия для большинства развитых стран, повлияет на курсы валют, сами энергодобывающие компании и непосредственно потребителей. И как бы ни казалось странным, новый лидер сектора будет постоянно влиять на отрасли, совсем не зависящие от энергетики.
Аналитики из агентства Bloomberg New Energy Finance подсчитали разницу экспорта и импорта реализации нефти на фоне снижения ее стоимости до 50 долларов за баррель, что происходило последние 2 года на мировом рынке. Основными доходными регионами являются Азия (+ $400 млрд), Европа (+ $300 млрд) и Америка (+ $200 млрд), а в минусе остались страны Ближнего Востока и Россия. Наглядно цифры можно увидеть на рисунке ниже.
Только сохраняя структуру рынка, данные цифры отразят измененные цены энергоресурсов. А если же структура будет изменчива, тогда и объем ископаемых будет заменен безлимитными солнечной и ветровой энергией, а миллиарды долларов в год также будут «путешествовать» по странам мира.
Конечно же, все современные операции всегда непосредственно связываются с курсами ведущих валют. «Плавающие» состояния курса валюты (например, обмен американских долларов или российских рублей) очень зависят от изменений экономики ведущих стран каждый день. К примеру, динамика курса рубля за последние два года чутко реагирует на цену за баррель нефти. Фиксация курса своей валюты некоторых стран не позволяет реагировать на изменяющуюся экономическую действительность будущего. Иногда официальный курс не соответствует текущему его положению в макроэкономике страны. Например, отличающийся венесуэльский боливар на черном рынке не равен его официальному мировому курсу. В других странах валюта подкрепляется солидным накопительным резервом, что обеспечивает более долгосрочное изменение валютного курса.
В проигрышной ситуации может оказаться традиционное производство энергии из ископаемых - нефти, угля и газа, а также бензиновые двигатели производителей современных средств передвижения. Углеперерабатывающие компании уже сталкиваются с проблемами по запасу природного угля в недрах Земли, а нефтепроизводство вероятнее всего столкнется с подобной ситуацией в скором будущем.
Если же сегодняшние флагманы производства энергии проигрывают свои позиции, то все забирает новая технология. Как и всегда экономика «победителя» также будет похожа на предыдущие, следовательно, и инвестировать в новую сферу средства будет рискованно.
Риск связан с тем, что технологическое производство выпускает продукт, который будет дешеветь благодаря закону Мура и конкурентам. Удержаться на плаву такой компании будет намного сложнее из-за сложившихся условий в данном секторе.
Также рискованность распространения своей электроэнергии зависит от невозможности дифференцировать свою продукцию. Компаниям по производству электроники, постоянно потребляющей электроэнергию, в этом легче, они могут попросту повесить на свой товар ярлык бренда, и он уже будет покупаться людьми, доверяющими этой фирме.
И основой риска является постоянное развитие технологии добычи электроэнергии. Если же вы сегодня выпускаете солнечные панели с 20%-ной эффективностью, то это не гарантирует Вам, что и завтра компания останется лидером. Всегда существует вероятность того, что конкуренты применят улучшенную технологию и рекламу, чтобы стать лидером в отрасли. Победитель получает все, проигравший - ничего.
Немного истории. Новейшим изобретением прошлого столетия был автомобиль, который смог вытеснить лошадей с рынка транспортировки товаров и передвижения людей. Стартапы в данную индустрию только лишь в одной Америке считались сотнями, однако, успешных предпринимателей было намного меньше, но даже это позволило автомобилю иметь широкое применение и по сей день.
Не считая горстку победителей в данной сфере, основными выгодополучателями оказались сами потребители, улучшенным качеством жизни, данное им новейшими технологиями. Выгоду от замещения инновациями старых технологий получают отнюдь не производители или инвесторы, а сами же потребители.
Решение «голодных»проблем человечества
А как повлияет инновации энергетического сектора на индустрии, не связанные с энергией? Существуют определенные проблемы, которые теоретически могут быть решены, но на практике их разрешение ограничивается доступностью энергии. Доступная и неограниченная солнечная энергия позволяет автоматически решить данные проблемы. Но существуют и другие последствия.
Пресная вода. Некоторые считают, что в скором будущем всему человечеству грозит проблема с достатком питьевой пресной воды. Существуют даже инвесторы, скупая целые пресные озера, убежденные в том, что вода их сможет обогатить.
Больше половины поверхности планеты заполнено соленой водой. Это позволяет говорить о неограниченности данного источника. Технология получения пресной воды из соленой известна человечеству уже давно и хорошо освоена, правда требует большого количества энергии. Дороговизна энергии делает этот процесс еще и относительно дорогим. Предполагая беспроблемное использование энергии и дешевизну, то данный процесс потребует наименьших затрат, а следовательно - станет доступным каждому.
Синтезированная пища. Английский экономист и демограф Томас Мальтус еще в XIX веке написал, что постоянно увеличивающее население Земли требует все большего количества еды. А площади под ее выращивание остаются неизменными. Таким образом, если ничего не будет меняться, обычно наступает голод населения. И только технологии способны спасти человечество.
Дефицит и стоимость добычи углеводородов могут быть решены за счет использования вместо нефти энергию нашей звезды. Углеводородные продукты сжигаются в электростанциях для получения электрической энергии, а углеводные - сжигаются в желудке, вырабатывая жизненную энергию для каждого человека во всем мире каждый день. В основном эти продукты состоят из водорода и углерода, и если же человек научился заменять углеводороды ископаемых на солнечные углеводороды, то может попробовать заменить и углеводы?
Сама технология такого замещения должна быть в корне другая. Проще говоря, если переход на солнечную энергию, преобразовывая ее в электричество, исключает сжигание углеводородов на станциях, то исключить данный этап в желудке организма практически невозможно - мы не используем в обмене веществ электроэнергию, а замена желудка на электробатарею ничего не принесет. Однако выход из этой ситуации уже есть - заменить неограниченным числом синтетических углеводов ограниченность пищи в углеводах. Данная технология успешно применяется уже сегодня. Например, всем известная компания Google можно сказать вырастила пробирочные гамбургеры, что даже экспертам было сложно отличить их качество от настоящих. Такой процесс связан с преобразованиями из одного вида энергии, не усваиваемого человеком, но изобильного по количеству и доступной, в другой вид, способного перевариться желудком и отдать необходимую энергию. Именно поэтому голод не страшен населению нашей планеты. Благодаря роботизации энергозатрачиваемых процессов упростится производство и строительство в будущем.
Человек постоянно окружен ограниченными и безграничными ресурсами. Ограниченные ресурсы, например, золото, дорогие минералы или энергия, всегда представляют интерес благодаря нехватке данных ресурсов на все нужды человека. Неограниченным уделяется намного меньше внимания, ведь что-то бесконечное и бесплатное обычно не так заметно.
Экономики для различных типов ресурсов также по-разному и характеризуются. Для ограниченного объема выстраивается экономика получения сверхприбыли между страной-обладателем данного ресурса и компанией по производству из него конкурентного товара. Размер прибыли может влиять не только на отдельные территории, но и глобально, как влияет нефтепроизводство на экономику каждой страны. Экономика, построенная на возобновляемых ресурсах, несколько скучна. Воздух позволяет выстраивать индустрию кондиционирования, вода - коммунальную, обеспечивавшую население водой. Правда, экономическая база каждой такой индустрии не сможет выстроить геополитическую повестку в мире.
Изменения энергетического сектора, которые происходят уже сегодня, - замещение добычи ограниченного количества углеводородов из недр Земли уже не новой технологией использования солнечного света. Это значит, что энергия перешла из категории ограниченного ресурса в неограниченный. Такой важный для человечества ресурс еще не переживал такого перехода. Экономика данной отрасли меняется изнутри: экономика ренты становится процессинговой, которая характеризуется низкоуровневой политизированностью, прибыльность в большинстве случаев устанавливается на среднем уровне и высоким уровнем соперничества среди ведущих компаний.
В своих учениях Карл Маркс писал: бытие определяет сознание. Перефразировав его высказывание, можно утверждать, что в реальности экономика определяет сознание людей и создает некий политический запрос определенному свойству. Рентная экономика доводила человечество до принятия им богоизбранной нации, обладающей ценнейшим ресурсом. Экономика, исключившая ренту, способна постепенно развиваться по законам экономической эволюции. Это позволяет людям спокойно заняться предпринимательством, государствам - защищать права частной собственности и иметь грамотную судебную систему, соблюдавшую правила для каждого участника. Сегодня существует понятие современного институционального системного подхода западного образца, которое в какой-то мере характеризует экономику без ренты.
Правда, не следует ждать резких изменений. Предпосылки к переменам могут возникнуть задолго до самих перемен. Как пример можно привести Советский Союз. Централизованная индустриализация как путь развития в 60-х годах прошлого столетия исчерпала себя, и только после 20-летнего застоя началась историческая перестройка. Никто не исключает того, что с переходом на альтернативный источник энергии всего мира российская экономика мгновенно преобразуется в экономически растущую державу в период постнефтяной эпохи.