Переход на возобновляемую энергетику: новые данные опровергают мифы

Недавно ученые из Университета Лидса провели исследование, целью которого было более детальное изучение данного вопроса. Они сравнили оценку чистой энергии, произведенной сжиганием ископаемого топлива, с той, что производят устойчивые энергетические технологии. Результаты их анализа, опубликованные в журнале Nature Energy, указывают на то, что переход на возобновляемые энергетические системы может не привести к снижению чистой энергии.

— Для данной энергетической системы рентабельность инвестиций в энергию (EROI) представляет собой соотношение энергии, поставляемой обществу, разделенной на вложенную энергию, — рассказал соавтор исследования Эммануэль Арамендиа.

По его словам, распространенное мнение заключается в том, что ископаемые виды топлива имеют более высокие EROI, чем возобновляемые источники энергии, и поэтому возвращают значительно больше чистой энергии обществу. Это мнение ставит под сомнение возможность низкоуглеродного перехода без резкого снижения уровня жизни.

Прошлые исследования обычно оценивали энергетическую отдачу ископаемого топлива на стадии первичной добычи (например, энергию, извлекаемую из нефтяных скважин). В отличие от этого, отдача возобновляемых энергетических систем обычно оценивается на стадии конечной энергии (то есть энергии, передаваемой пользователям в виде электроэнергии). То есть исследования показывали, что ископаемое топливо производит значительно больше полезной энергии, чем возобновляемые источники. Но недавние работы, включая статью, опубликованную в Nature Energy в 2019 году, показали, что при сравнении энергетической отдачи на стадии конечной энергии разница между ископаемым топливом и возобновляемыми источниками не так велика. Однако даже эти исследования не учитывали факторы, которые можно оценить только при анализе на стадии полезной энергии.

— Предыдущие работы до сих пор не смогли объяснить тот факт, что системы возобновляемой энергии, такие как солнечная фотоэлектрическая и ветровая энергия, производят электроэнергию, которая в среднем используется с гораздо более высокой полезной эффективностью (т. е. эффективностью, с которой конечный энергоноситель преобразуется в поток энергии, ценный для общества, например, в тепло, мобильность и т. д.), чем в носители на основе ископаемого топлива, — отметил Арамендия.

Так, например, по его данным, КПД бензинового или дизельного двигателя внутреннего сгорания составляет от 25 до 35%, в то время как КПД электромобиля составляет около 80%. Поэтому в рамках своего исследования Арамендия и его коллеги проанализировали данные, собранные Международным энергетическим агентством, с целью определения прямого потребления энергии (то есть энергии, используемой на месте) в промышленности ископаемого топлива. Они также использовали модель ввода-вывода Exiobase, базу данных, содержащую финансовую и энергетическую информацию из 43 стран мира, чтобы определить косвенное использование энергии, произведенной ископаемым топливом (то есть энергию, использованную в цепочке поставок). Это позволило ученым определить EROI ископаемого топлива на конечной стадии за период с 1971 по 2019 год, а затем использовать энергетическую базу данных, недавно разработанную в Университете Лидса, описывающую энергетические потоки до стадии полезной энергии и, следовательно, явно представляющую (конечную-полезную) эффективность энергетических носителей. Используя средние показатели эффективности из базы данных, они определяли EROI ископаемого топлива на стадии полезной энергии.

Наконец, исследователи сравнили энергетическую эффективность ископаемого топлива с возобновляемыми энергетическими системами (например, фотоэлектрическими и ветряными турбинами). Их сравнение основывалось на значениях EROI, выявленных для ископаемого топлива с учетом конечной-полезной эффективности, и значениях EROI, полученных из существующей литературы, посвященной солнечным панелям и ветряной энергии.

— Наша работа опровергает устойчивое мнение, согласно которому ископаемое топливо дает гораздо более высокую чистую энергетическую отдачу, чем возобновляемые источники энергии, и согласно которому переход к возобновляемым источникам энергии может сопровождаться только падением уровня жизни, — подчеркнул Арамендиа. — Действительно, наши результаты показывают, что EROI ископаемого топлива в среднем очень низок на стадии полезного использования (3,5:1 по сравнению с 8,5:1 на финальной стадии), что связано с очень низким средним коэффициентом полезного действия. ископаемого топлива.

Результаты исследований этой команды ученых ставят под сомнение прежние аргументы о высокой чистой энергетической эффективности ископаемого топлива.

— Инвестирование энергии в строительство инфраструктуры возобновляемых источников энергии очень полезно для общества не только с точки зрения смягчения последствий изменения климата, но и с точки зрения доступности энергии в будущем, — сказал Арамендиа. — Энергетические показатели возобновляемых источников энергии превосходят показатели ископаемого топлива. Это особенно актуально в контексте быстро растущего глобального спроса на энергию, особенно в развивающихся странах, где возобновляемые источники энергии имеют самый высокий потенциал для обеспечения желаемого увеличения спроса на энергию.