Как будет выглядеть настоящий переход к возобновляемым источникам энергии?
Переход человечества от чрезмерной зависимости от ископаемого топлива к использованию альтернативных низкоуглеродных источников энергии иногда называют необратимым и экспоненциальным. Оптимистичный настрой многих сторонников возобновляемых источников энергии понятен: преодоление климатического отчаяния людей и вселение в них уверенности может помочь создать необходимый импульс для того, чтобы покончить с нашей коллективной зависимостью от ископаемого топлива. Но иногда стоит взглянуть на вещи реально.
Реальность такова, что энергетические переходы — это серьёзное дело, и обычно они длятся веками. Исторически они оказывали преобразующее воздействие на общество — будь то приручение огня сотни тысяч лет назад, сельскохозяйственная революция 10 000 лет назад или переход на ископаемое топливо примерно 200 лет назад.
Учитывая (1) нынешнюю численность населения Земли (сегодня нас в восемь раз больше, чем в 1820 году, когда начался переход на ископаемое топливо), (2) огромные масштабы мировой экономики и (3) беспрецедентную скорость, с которой необходимо осуществить переход, чтобы предотвратить катастрофическое изменение климата, быстрый переход на возобновляемые источники энергии является, пожалуй, самым амбициозным предприятием, которое когда-либо предпринимал наш вид.
Как мы увидим, факты свидетельствуют о том, что переход всё ещё находится на самой ранней стадии, и при нынешних темпах он не сможет предотвратить климатическую катастрофу, в результате которой невообразимое количество людей либо погибнет, либо будет вынуждено мигрировать, а большинство экосистем изменятся до неузнаваемости.
Мы разберём причины, по которым переход в настоящее время сопряжён с такими трудностями. Затем, что особенно важно, мы рассмотрим, как мог бы выглядеть настоящий энергетический переход и как его осуществить.
Почему это (пока что) не настоящий переход
Несмотря на то, что на инфраструктуру возобновляемых источников энергии были потрачены триллионы долларов, выбросы углекислого газа по-прежнему растут, а не сокращаются, и доля ископаемого топлива в мировом энергопотреблении сегодня лишь немного меньше, чем 20 лет назад. В 2024 году мир использовал больше нефти, угля и природного газа, чем в 2023 году.
В то время как в США и многих европейских странах доля угля в производстве электроэнергии снижается, продолжающийся глобальный рост потребления ископаемого топлива и выбросов CO2 перевешивает все поводы для радости.
Почему быстрое внедрение возобновляемых источников энергии не приводит к сокращению использования ископаемого топлива? Главный виновник — экономический рост, который требует больше энергии и материалов. До сих пор ежегодный прирост мирового энергопотребления превышал количество энергии, добавляемой каждый год за счёт новых солнечных панелей и ветряных турбин. Разницу обеспечивало ископаемое топливо.
Итак, по крайней мере, на данный момент мы не переживаем настоящий энергетический переход. Всё, что делает человечество, — это добавляет энергию из возобновляемых источников к растущему объёму энергии, получаемой из ископаемого топлива. Широко разрекламированный энергетический переход можно, если говорить цинично, назвать просто мечтой.
Сколько времени потребуется человечеству, чтобы полностью заменить ископаемое топливо возобновляемыми источниками энергии, учитывая как текущую траекторию роста солнечной и ветровой энергетики, так и продолжающийся рост мировой экономики со скоростью 3% в год?
Экономические модели предполагают, что к 2060 году мир сможет получать большую часть электроэнергии из возобновляемых источников (хотя многие страны даже не приблизились к этому скромному показателю). Однако на долю электричества приходится лишь около 20 процентов мирового потребления энергии. Для перехода к использованию остальных 80 процентов энергии потребуется больше времени — вероятно, несколько десятилетий.
Однако, чтобы предотвратить катастрофическое изменение климата, мировое научное сообщество заявляет, что к 2050 году, то есть всего через 25 лет, нам необходимо достичь нулевого уровня выбросов углерода.
Поскольку получение всей нашей энергии из возобновляемых источников в ближайшее время, при этом продолжая развивать экономику нынешними темпами, кажется физически невозможным, МГЭИК (международное агентство, которому поручено изучать изменение климата и возможные способы борьбы с ним) предполагает, что человечество каким-то образом примет масштабные технологии улавливания и секвестрации углерода,
в том числе технологии, которые, как было доказано, не работают, даже несмотря на то, что не существует способа оплаты этого масштабного промышленного строительства. Такое принятие желаемого за действительное со стороны МГЭИК, несомненно, является доказательством того, что энергетический переход происходит недостаточно быстро.
Почему этого не происходит? Одна из причин заключается в том, что правительства, бизнес и огромное количество обычных людей придерживаются нереалистичной цели по переходу на возобновляемые источники энергии.
Другая причина заключается в недостаточном тактическом и стратегическом глобальном управлении общими усилиями. Мы рассмотрим эти проблемы по отдельности и в процессе выясним, что нужно сделать, чтобы обеспечить настоящий переход на возобновляемые источники энергии.
Суть перехода заключается в использовании меньшего количества энергии
В основе большинства дискуссий об энергетическом переходе лежат два огромных допущения: что в результате перехода у нас будет глобальная промышленная экономика, аналогичная сегодняшней по масштабам и услугам, и что эта будущая экономика, основанная на возобновляемых источниках энергии, будет продолжать расти, как росла экономика, основанная на ископаемом топливе, в последние десятилетия.
Но оба этих допущения нереалистичны. Они вытекают из в значительной степени неосознанной цели: мы хотим, чтобы энергетический переход был абсолютно безболезненным, без ущерба для прибыли или удобства. Эта цель понятна, поскольку, по-видимому, было бы проще привлечь общественность, правительства и бизнес к решению огромной новой задачи, если бы это не требовало никаких затрат (хотя история невероятных усилий общества и жертв во время войны может заставить нас усомниться в этом предположении).
Но энергетический переход, несомненно, повлечёт за собой расходы. Помимо десятков триллионов долларов необходимых денежных вложений, сам энергетический переход потребует много энергии. Потребуется энергия для производства солнечных панелей, ветряных турбин, тепловых насосов, электромобилей, сельскохозяйственной техники на электротяге, самолётов с нулевым уровнем выбросов углерода, аккумуляторов и всего остального обширного спектра устройств, необходимых для функционирования электрифицированной глобальной промышленной экономики в нынешних масштабах.
На ранних этапах перехода большая часть энергии для создания новой низкоуглеродной инфраструктуры будет поступать из ископаемого топлива, поскольку на его долю по-прежнему приходится более 80% мировой энергетики (для перехода с использованием только возобновляемых источников энергии для создания оборудования, связанного с переходом, потребуется слишком много времени).
Таким образом, сам переход, особенно если он будет осуществлен быстро, повлечет за собой значительный всплеск выбросов углерода. Группы учёных пытаются оценить масштаб этого выброса; одна из групп предполагает, что выбросы, связанные с переходом, будут значительными и составят от 70 до 395 миллиардов метрических тонн CO2 «со средним значением по всем сценариям 195 ГтCO2» — это эквивалентно более чем пятилетним глобальным выбросам CO2 при нынешних темпах.
Единственными способами минимизировать эти выбросы, связанные с переходом, будут, во-первых, стремление создать глобальную энергетическую систему, которая будет значительно меньше той, которую мы пытаемся заменить; и, во-вторых, значительное сокращение потребления энергии на цели, не связанные с переходом, включая транспорт и производство, которые являются основой нашей нынешней экономики, во время переходного периода.
Помимо энергии, для перехода потребуются материалы. В то время как при нынешнем режиме использования ископаемого топлива добываются миллиарды тонн угля, нефти и газа, а также гораздо меньшие объёмы железа, бокситов и других руд для производства буровых установок, трубопроводов, насосов и другого сопутствующего оборудования, для строительства инфраструктуры возобновляемой энергетики в сопоставимых масштабах потребуется намного больше нетопливного сырья, включая медь, железо, алюминий, литий, иридий, галлий, песок и редкоземельные элементы.
Выглядеть будет как переход к атомным электростанциям замкнутого цикла.
Атомные электростанции (АЭС) с замкнутым ядерным топливным циклом (ЗЯТЦ) – это перспективная технология, в которой отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) перерабатывается для извлечения урана и плутония, которые затем могут быть повторно использованы в реакторах. Это позволяет значительно сократить объемы радиоактивных отходов и повысить эффективность использования ядерного топлива.
Ответ от RawMind AI The transition to 100% renewable energy faces significant challenges due to economic growth, material constraints, and systemic inefficiencies. To achieve a "real" transition—where fossil fuels are fully replaced by renewables while staying within climate targets—the following analysis outlines key obstacles and actionable pathways: Core Challenges 1. Energy Demand vs. Economic Growth - Current models assume continued 3% annual economic growth, requiring ever-increasing energy use. However, renewable infrastructure (solar panels, wind turbines) requires massive upfront fossil fuel-based production. This creates a paradox: the faster we build renewables, the more short-term emissions spike from manufacturing and construction. - Example: Transitioning global transport to electric vehicles would require doubling lithium production by 2030, yet mining this material emits CO₂ and disrupts ecosystems. 2. Material Scarcity - Renewables demand *more* raw materials than fossil fuels. For instance: - A wind turbine requires ~900 tons of steel vs. a coal plant needing only fuel. - Solar panels rely on rare metals like indium and tellurium, which are finite. - Recycling rates for critical minerals (e.g., lithium) remain below 5%, risking supply chain bottlenecks. 3. Infrastructure Scaling Limits - Even with exponential growth in solar/wind capacity (+20% annually), replacing fossil fuels by 2050 would require: - Covering an area the size of India with solar panels. - Installing ~1,000 offshore wind turbines daily until 2040. - Grids must also be upgraded to handle variable renewable output, requiring $30 trillion in global investments by 2050. 4. Carbon Budget Constraints - The IPCC’s "net-zero" scenarios rely on unproven carbon capture (CCS) technologies. Current CCS projects sequester only ~0.1% of annual emissions. - Transition-related emissions (e.g., manufacturing renewables) could consume 25–40% of the remaining global CO₂ budget to limit warming to 1.5°C. Pathways for a Real Transition 1. Reduce Energy Demand - Efficiency Gains: Retrofit buildings with insulation, use heat pumps (3× more efficient than gas boilers), and electrify transport. - Systemic Shifts: - Adopt circular economies to cut material use (e.g., repair/lease vehicles instead of buying new ones). - Replace energy-intensive processes: green hydrogen for steelmaking, 3D printing over traditional manufacturing. 2. Prioritize Strategic Materials - Recycling & Mining Reforms: - Build global recycling networks for lithium-ion batteries (e.g., Europe’s €1B "Battery Alliance"). - Mine responsibly in regions with low-carbon grids (e.g., solar-powered lithium extraction). - Material Substitutes: Use aluminum instead of copper for wiring, or sodium-based batteries over lithium. 3. Decentralize & Diversify Energy Systems - Local Microgrids: Combine rooftop solar, small wind turbines, and community storage to reduce reliance on centralized grids. - Hydrogen Networks: Use excess renewable energy to produce green hydrogen for heavy industry (steel, shipping) and seasonal storage. 4. Policy & Coordination - Global Resource Pacts: Create treaties to share rare minerals equitably (e.g., Africa’s cobalt reserves managed via UN frameworks). - Carbon Pricing + Subsidy Shifts: Tax fossil fuels at $100/ton CO₂ while redirecting subsidies from coal ($5.9 trillion annually) to renewables. - Short-Term Emission Caps: Freeze global energy demand growth until 2030, then reduce it by 4% yearly. 5. Rethink Economic Models - Transition from GDP-centric growth to "well-being economies" prioritizing quality of life over consumption (e.g., shorter workweeks, universal basic services). - Implement degrowth strategies in sectors like aviation and plastics, where alternatives are limited. Timeline & Realism - By 2030: - Solar/wind capacity doubles; coal phased out in OECD countries. - Global energy demand peaks due to efficiency measures. - By 2040: - Renewables supply 75% of electricity; green hydrogen fuels 30% of industry. - Recycling rates for critical minerals hit 30–50%. - By 2050: - Full decarbonization achievable only if: - Energy use is 40% lower than today’s levels. - Fossil fuel investments drop to $1 trillion/yr (vs. current $600 billion). Conclusion A "real" transition requires abandoning the myth of painless growth. Success hinges on three pillars: 1. Radical efficiency in energy and material use, 2. Strategic resource management, and 3. Global cooperation to align policies and share burdens equitably. Without shrinking our economic footprint and rethinking how we produce goods, renewables alone cannot avert climate catastrophe. The path forward demands courage to prioritize survival over perpetual expansion—a shift as profound as the Industrial Revolution itself.