Расцвет электрификации, который мы наблюдаем в мире автомобилей, к сожалению, вряд ли коснется более тяжелых видов транспорта, таких как авиалайнеры, грузовые суда и автопоезда. По крайней мере, в обозримом будущем. Сегодняшние аккумуляторы просто не могут удерживать достаточно энергии, чтобы компенсировать собственные вес и массу.
К такому выводу приходит Билл Гейтс в своей новой книге «Как избежать климатической катастрофы: решения, которые у нас есть, и прорывы, в которых мы нуждаемся» (“How to Avoid a Climate Disaster: The Solutions We Have and the Breakthroughs We Need”). Книга была опубликована в феврале 2021 года и еще не переводилась на украинский или русский языки.
Несмотря на некую долю пессимизма, Гейтс считает, что человечество еще может остановить надвигающийся экологический апокалипсис, и предлагает ряд шагов для этого. Далее приводим перевод ключевых моментов его книги.
Жидкое топливо заменить невозможно
«Не так давно мы с моим другом Уорреном Баффетом говорили о том, как мир может снизить углеродный след самолетов. Уоррен спросил: “Почему мы не можем запустить авиалайнер на батареях?” Он уже знал, что когда самолет взлетает, топливо, которое он перевозит, составляет от 20 до 40 процентов его веса. Так что когда я сказал ему этот удивительный факт - что батарей понадобится в 35 раз больше по весу, чтобы получить ту же энергию, что дает авиакеросин - он сразу все понял. Чем больше энергии вам нужно, тем тяжелее становится ваш самолет. В какой-то момент он становится настолько тяжелым, что не может сдвинуться с мертвой точки. Уоррен просто улыбнулся, кивнул и сказал: “А...”
Когда вы пытаетесь питать что-то такое тяжелое, как контейнеровоз или лайнер, правило большого пальца, о котором я говорил ранее - чем больше транспортное средство, которое вы хотите сдвинуть, и чем дальше вы хотите его переместить без подзарядки, тем труднее использовать электричество в качестве источника энергии - становится законом. Без некоторых маловероятных технологических прорывов, батареи никогда не будут достаточно легкими и мощными, чтобы перемещать самолеты и корабли на большие расстояния.
Рассмотрим, современное состояние технологии. Лучший полностью электрический самолет на рынке может перевозить двух пассажиров, развивать максимальную скорость 210 миль в час и летать в течение трех часов без подзарядки. Между тем, Boeing 787 средней вместимости может перевозить 296 пассажиров, достигать скорости 650 миль в час и летать в течение почти 20 часов, прежде чем ему понадобится дозаправка. Иными словами, реактивный лайнер на ископаемом топливе может летать более чем в три раза быстрее, в шесть раз дольше, и перевозить почти в 150 раз больше людей, чем лучший электрический самолет на рынке.
Батареи становятся лучше, но трудно понять, перекроют ли они когда-нибудь этот разрыв. Если нам повезет, они могут в три раза увеличить плотность энергии, относительно нынешнего уровня. Но и в этом случае они все равно будут в 12 раз менее энергоэффективными, чем бензин или авиакеросин. Наш лучший вариант - заменить авиакеросин жидким электро-топливом и передовым жидким биотопливом, но это также даст большое преимущество.
То же самое касается грузовых судов. Лучшие контейнеровозы могут перевозить в 200 раз больше грузов, чем любой из двух находящихся сейчас в эксплуатации электрических большегрузов, и они могут проходить маршруты в 400 раз длиннее. Это ключевые преимущества для судов, которым нужно пересекать океан.
Учитывая, насколько важными стали контейнеровозы для мировой экономики, я не думаю, что для них когда-либо появится жизнеспособная альтернатива жидкому топливу. Но переход на альтернативные варианты жидкого топлива принесет много пользы; поскольку только судоходство генерирует 3 процента всех выбросов, использование чистых видов топлива даст нам существенное сокращение. К сожалению, топливо, на котором работают контейнеровозы - флотский мазут - очень дешево, потому что оно сделано из отходов нефтепереработки. Поскольку это топливо так дешево, зеленая альтернатива для судов будет очень дорогой.
Согласится ли большинство людей на такое увеличение? Непонятно. Но учитывая тот факт, что последний раз США повышали федеральный налог на бензин более четверти века назад, в 1993 году, я не думаю, что американцы захотят платить за топливо больше».
Четыре пути для сокращения выбросов
«Существует четыре способа сокращения выбросов при транспортировке.
Один из них - меньше ездить, летать и перевозить. Мы должны поощрять альтернативные режимы, такие как ходьба, использование велосипедов и каршеринг. Здорово, что некоторые города уже используют умное городское планирование, чтобы сделать это.
Второй способ сократить выбросы - использовать меньше углеродоемких материалов для изготовления автомобилей - хотя это не повлияет на выбросы от топлива. Каждый автомобиль изготовлен из таких материалов, как сталь и пластики, которые невозможно изготовить без выбросов парниковых газов. Чем меньше этих материалов нужно в автомобилях, тем меньшим будет их углеродный след.
Третий способ сокращения выбросов заключается в более эффективном использовании топлива. Этому вопросу уделяется большое внимание со стороны законодателей и прессы, по крайней мере, в том, что касается легковых и грузовых автомобилей. Большинство крупных экономик имеют стандарты топливной эффективности для этих автомобилей. Они сделали важное достижение, заставив автомобильные компании финансировать передовые разработки более эффективных двигателей.
Но стандарты заходят недостаточно далеко. Например, существуют предложение нормировать выбросы для международного судоходства и авиации, но это почти нереализуемо. Юрисдикция какой страны будет регулировать выбросы углерода с контейнеровоза посреди Атлантического океана?
Кроме того, хотя изготовление и использование более эффективных транспортных средств - это важные шаги в правильном направлении, они не приведут нас к нулевому уровню выбросов. Даже если вы сжигаете меньше бензина, вы все еще сжигаете бензин.
Это подводит меня к четвертому, наиболее эффективному пути к нулевым выбросам при транспортировке: переходу на электромобили и альтернативные виды топлива.
Мы можем ускорить переход, приняв политику, которая поощряет людей покупать электромобили и создав сеть зарядных станций, чтобы они были более практичными. Общенациональные обязательства могут помочь увеличить поставки автомобилей и снизить их стоимость. Китай, Индия и несколько стран Европы уже объявили о своих планах поэтапного отказа от транспортных средств на ископаемом топливе - в основном легковых автомобилей - в ближайшие десятилетия. Калифорния обязалась покупать только электробусы к 2029 году и запретить продажу автомобилей на бензине к 2035 году.
Наконец, чтобы запустить все эти электромобили, которые мы надеемся увидеть на дороге, потребуется много чистой электроэнергии. Это еще одна причина, почему так важно создавать возобновляемые источники и добиваться прорывов в генерации и способах хранения энергии.
Наконец, нужны огромные усилия, чтобы исследовать все способы, которыми мы можем создавать усовершенствованное биотопливо и дешевое электро-топливо. Компании и исследователи изучают несколько различных путей - например, новые способы получения водорода с использованием электроэнергии или солнечной энергии, или использование микробов, которые естественным образом производят водород в качестве побочного продукта. Чем больше мы исследуем, тем больше возможностей мы создадим для прорывов».
