Компания Infinium, в которую инвестировал Билл Гейтс (Bill Gates), за три года создала в Техасе производство синтетического топлива, которое на 95 % более экологично по сравнению с топливом из нефти. Экологически чистый дизель идёт на заправку грузовиков компании Amazon и через два года начнёт поступать для заправки самолётов компании American Airlines. Однако перспективы такого бизнеса всё ещё туманны.

Источник изображения: Infinium

Первое в США производство Infinium расположено в окрестностях города Корпус-Кристи, штат Техас. Этот штат является крупнейшим в США поставщиком сырой нефти. Также в регионе добывается природный газ и происходит переработка нефти и газа. На этом строится бизнес Infinium. Компания покупает у добывающих и перерабатывающих заводов сопутствующий производству углекислый газ и синтезирует с его помощью «электронное» топливо: керосин, дизель и растворители.

Топливо считается электронным по той причине, что для реакций расщепления воды на кислород и водород, а также для питания реакторов по синтезу топлива из водорода и CO₂ используется энергия из возобновляемых источников — солнечная и ветряная. Это позволяет компании утверждать, что её топливо на 95 % чище ископаемых аналогов. Некоторые специалисты с этим не согласны, ведь при сгорании е-топлива в воздух всё равно будет выбрасываться углекислый газ, который туда улетел бы без всего этого сложного и дорогого производства.

По-настоящему полезным синтез е-топлива станет только в том случае, если компания сможет получать или самостоятельно улавливать ранее выброшенный в атмосферу углекислый газ. Однако пока эти технологии слишком неэффективны и требуют огромных расходов, поэтому производства Infinium более-менее оправданы лишь в местах, где есть сосредоточение нефтегазопереработки и нефтехимии в сочетании с источниками возобновляемой энергии. Таких мест, на самом деле, не так много. Специалисты Infinium, в надежде развить проект, насчитали во всём мире не более 200 наиболее эффективных для этого точек, для 13 из которых они начали создавать бизнес-планы.

Глава компании не стал раскрывать стоимость производимого первым заводом Infinium е-топлива. Также он отказался назвать стоимость покупаемого углекислого газа и объёмы расхода воды. Было лишь подчёркнуто, что вода используется предельно эффективно. В то же время аналитики считают, что стоимость e-топлива как минимум в четыре раза выше стоимости ископаемого дизеля или керосина.

В сутки завод Infinium в Корпус-Кристи производит 8300 литров е-топлива без уточнения долей того или иного его вида. В основном поставки производятся компании Amazon для заправки грузовиков. Этого объёма за год производства хватит, чтобы один 20-тонный грузовик совершил 190 рейсов вокруг Земли по экватору. Недавно заключённый с компанией American Airlines контракт предполагает, что будет создано новое производство по синтезу е-керосина, поставки которого начнутся в 2026 году.

Грузовой транспорт вносит наибольший вклад в выбросы CO₂ в атмосферу. Это самолёты, грузовики, поезда и суда. Переход на е-топливо может снизить вклад этих транспортных средств в углеродный след Земли. Однако без серьёзных стимулов со стороны властей и желания компаний, достичь этих целей будет сложно не только к 2030 году, но также к середине века и даже позже. Таких производств как Infinium должно быть не много, а очень много, тогда как сейчас их можно пересчитать по пальцам одной руки. Также стоимость производства е-топлива должна снижаться более быстрыми темпами, чего пока не предвидится. В то же время переход на е-топливо позволяет прямо здесь и сейчас без перестройки инфраструктуры и всего остального начать снижать выбросы углекислого газа, связанные с использованием большегрузного транспорта.

В США запустили первый коммерческий объект по удалению углекислого газа (CO2) из атмосферы. Установка компании Heirloom Carbon Technologies, расположенная в городе Трейси в штате Калифорния, способен ежегодно поглощать до 1000 тонн CO2. Этот шаг подчёркивает важность технологии прямого улавливания воздуха (DAC) для властей США, несмотря на смешанные отзывы об эффективности и экономической целесообразности подобных проектов даже среди эко-активистов.

Источник изображений: heirloomcarbon.com

Технология улавливания и хранения CO2, разработанная компанией Heirloom, основана на применении известняка, который является доступным и недорогим сырьём. На первом этапе известняк подвергается термической обработке в электрической печи, работающей на возобновляемых источниках энергии. Под воздействием высокой температуры известняк разлагается на кальциевый оксид (CaO) и CO2. Этот процесс называется кальцинацией. Углекислый газ захватывается и отправляется на хранение, а полученный оксид кальция обладает свойствами, позволяющими ему действовать как «губка» для атмосферного CO2.

Далее CaO распределяется на специальных поддонах, где он активно поглощает CO2 из поступающего воздуха. Этот процесс приводит к образованию карбоната кальция (CaCO3), который представляет собой возвращение к исходному состоянию известняка. После насыщения кальциевого оксида углекислым газом материал возвращается в печь, где CO2 снова выделяется и захватывается для дальнейшего хранения, а CaO вновь становится «губкой» для поглощения CO2. Таким образом, цикл может быть повторен. Захваченный таким образом CO2 хранится в резервуарах, но в будущем планируется его закачка в безопасные подземные хранилища.

Компании Heirloom и CarbonCure Technologies заключили соглашение о сотрудничестве, целью которого является постоянное хранение атмосферного CO2 в бетоне. В данном случае CO2 используется в процессе производства бетона, где он минерализуется и навсегда встраивается в материал. Технологии CarbonCure позволяют производить бетон с меньшим количеством выбросов CO2, меньшим использованием пресной воды и меньшим количеством отходов.

Критики этой инициативы высказывают опасения относительно технологии DAC, подчёркивая её высокую стоимость и отвлечение внимания от необходимости скорейшего перехода к чистым источникам энергии. В качестве примера, крупнейшая DAC-площадка Climeworks в мире удаляет из атмосферы около 4000 тонн CO2 в год, что существенно меньше годового углеродного следа 270 американцев.

Новая установка Heirloom Carbon Technologies в Калифорнии стала первым в США объектом коммерческого уровня, предназначенным для улавливания CO2 из окружающего воздуха. При этом в США строятся и другие подобные установки, даже более крупные в Техасе и Луизиане. В 2022 году Heirloom уже привлекла $53 млн инвестиций, в том числе от Climate Innovation Fund компании Microsoft и Breakthrough Energy Ventures, основанных Биллом Гейтсом (Bill Gates). Теперь компания ставит перед собой амбициозную цель — снизить к 2030 году стоимость удаления CO2 из атмосферы до $100 за тонну, что значительно ниже текущих показателей.

Администрация президента Джо Байдена (Joe Biden) также активно поддерживает развитие технологии прямого улавливания CO2 из атмосферы. В августе Министерство энергетики США (DOE) объявило о первой волне проектов, которым будет выделена часть из $3,5 млрд на разработку DAC-хабов по всей стране. Заметим, что запущенный объект Heirloom не получил этих средств, однако компания участвует в куда более крупном проекте в штате Луизиана, нацеленном на удаление 1 млн тонн CO2 в год к концу десятилетия, и вот здесь госфинансирование пришлось очень кстати.

Экологические активисты и представители местных сообществ выражают беспокойство в связи с безопасностью таких объектов и их влиянием на окружающую среду. Основные опасения связаны с возможным использованием вредных химических веществ, высоким потреблением энергии и риском негативного воздействия на местные экосистемы. Кроме того, существует опасность, что фокус на технологии DAC может уменьшить стремление к сокращению выбросов CO2 на его непосредственных источниках, что является более эффективным методом борьбы с изменением климата.

Apple оказалась под пристальным вниманием европейских экологических и потребительских организаций из-за заявлений по поводу того, что представленные ранее в этом году смарт-часы Apple Watch являются «углеродно-нейтральными». Чиновники из Евросоюза предложили запретить использование этого термина в корпоративном маркетинге, поскольку он «вводит в заблуждение».

Источник изображения: Tayfun Coskun / Anadolu Agency / Getty Images

В рамках прошедшей в прошлом месяце презентации новинок Apple представители компании делали особый упор на экологичность своей продукции. Некоторые модели смарт-часов Apple были названы «первыми в истории углеродно-нейтральными продуктами». К концу десятилетия производитель намерен добиться того, чтобы все выпускаемые устройства классифицировались аналогичным образом.

Однако заявления Apple вызвали резкую реакцию со стороны общественных организаций, которые давно борются с так называемым «зелёным мошенничеством». «Заявление о нейтральности относительно выбросов углерода являются научно неточными и вводят потребителей в заблуждение. Недавнее решение ЕС о запрете заявлений о нейтральности выбросов углерода очистит рынок от подобных фальшивых сообщений, и часы Apple не должны стать исключением», — считает Моник Гойенс (Monique Goyens), глава европейской потребительской организации BEUC.

Дискуссия вокруг Apple подчёркивает проблемы, с которыми сталкиваются компании, стремящиеся следовать экологически безопасной политике и одновременно делающие соответствующие маркетинговые заявления, чтобы подчеркнуть экологичность своих продуктов. В Apple, комментируя данный вопрос, отметили, что заявление компании является «подтверждением одного из самых смелых климатических обязательств в современной промышленности». «Для достижения глобальных климатических целей нам необходимы немедленные действия по радикальному сокращению выбросов в сочетании с инвестициями в охрану природы и масштабное удаление углерода из атмосферы», — отмечается в сообщении Apple.

Для достижения высокой степени экологичности Apple в конце каждого финансового года закупает так называемые «углеродные кредиты», но независимые некоммерческие организации сомневаются в их качестве. В компании заявляют, что покупка «углеродных кредитов» компенсирует выбросы, связанные с производством, доставкой и зарядкой новых смарт-часов в течение всего срока их службы. Это достигается благодаря проектам по восстановлению лесов, которые прежде были вырублены в Парагвае, Бразилии и других странах. В компании отмечают, что такие схемы помогают восстанавливать леса и создавать экономические возможности для местного населения.

Однако у такого подхода немало критиков. Например, Никлас Каскеала (Niklas Kaskeala), председатель правления некоммерческой организации Compensate Foundation, занимающейся консультациями потенциальных покупателей углеродных квот, уверен, что используемая Apple схема имеет недостатки. «Деревья превращаются в целлюлозу, картон или туалетную бумагу», — напомнил Каскеала, добавив, что содержащийся в таких продуктах углерод очень быстро возвращается обратно в атмосферу.

Документы с описанием одной из схем Apple по получению углеродных квот через фонд по охране природы указывают на то, что большая часть недавно посаженных деревьев вырубаются и перерабатываются в древесину для продажи чуть более чем через десять лет после посадки. Учёные из Межправительственной экспертной группы ООН пришли к выводу, что другие методы удаления углерода из атмосферы, такие как закачивание газа в подземные хранилища, являются более эффективным, чем варианты, предполагающие использование растительности.

Отказ от использования ДВС не должен быть таким радикальным, как того требуют сторонники поголовного перехода на электротягу. Итальянские производители спорткаров и крупнейший автопроизводитель мира Toyota, например, допускают мысль об использовании в ДВС новых видов топлива, которые не загрязняют окружающую среду. С 2035 года даже такие машины на территории Европы должны обеспечивать углеродную нейтральность на 100 %.

Источник изображения: Toyota

По крайней мере, об этом говорится в черновом варианте нового законопроекта, который будет рассматриваться европейскими парламентариями, как сообщает Reuters. Автомобили, использующие синтетические виды топлива с претензией на экологичность, по мнению авторов инициативы, в случае их реализации на территории Евросоюза после 2035 года должны будут обеспечивать 100-процентную углеродную нейтральность. Как отмечается, подобная поправка была предложена после того, как Германия предприняла попытку исключить автомобили, работающие на экологичных видах топлива, из перечня транспортных средств, которые будет запрещено продавать на первичном рынке Европы после 2035 года.

Виды топлива, на которых смогут работать продаваемые после 2035 года в Европе машины с ДВС, по мнению авторов инициативы, должны обеспечивать углеродную нейтральность. На практике это означает, что при сжигании этих видов топлива в ДВС может выделяться какое-то количество углекислого газа, но это должно компенсироваться утилизацией пропорционального его объёма при производстве самого топлива.

По оценкам представителей BMW, сейчас по дорогам Европы ездит не менее 250 млн транспортных средств, и если значительную часть этого парка удастся перевести на углеродно нейтральное топливо, то это значительно поможет достижению цели по декарбонизации транспортной отрасли. Двигатели машин данной марки уже адаптированы к использованию сертифицированных видов экологического топлива.

Представители компаний по производству экологических видов топлива выступили с критикой такого законопроекта, заявив о невозможности добиться отсутствия выбросов углекислого газа на всех этапах производства транспортных средств и топлива для них. Чтобы продавать новые машины с ДВС в Европе после 2035 года, производители могут быть вынуждены прибегнуть к регистрации нового типа транспортных средств — формально сертифицированных для работы только на видах топлива с полной углеродной нейтральностью.

В существующем варианте законопроект требует от автопроизводителей предусмотреть метод автоматической блокировки запуска двигателя такой машины в случае использования видов топлива, способных выделять углекислый газ после сгорания в двигателе. Методы контроля химического состава топлива, по мнению законотворцев, не должны оставлять возможности обойти подобную блокировку. До конца года данные правила должны будут подвергнуться доработке с учётом обратной связи от участников рынка.

Немецкий энергетический гигант RWE приступил к демонтажу ряда ветряных генераторов, чтобы очистить место для расширения своего угольного карьера Гарцвайлер. Всего будет демонтировано восемь ветроустановок. Делается это для обеспечения энергетической безопасности Германии, которая продолжает бороться с последствиями кризиса в энергетике, связанного с санкциями в отношении России.

Источник изображения: Alle Dörfer bleiben \ euobserver.com

Расширение карьера по добыче так называемого бурого угля — самого грязного по создаваемым выбросам — согласовано с властями страны и региона. Компании разрешили добыть дополнительно 15-20 млн т угля в этом разрезе в обмен на обещание поэтапно свернуть добычу угля в стране до 2030 года (на 8 лет раньше, чем было оговорено ранее). Министр экономики Германии Роберт Хабек преподнёс эту договорённость как «правильное решение», а политик партии зеленых Оливер Криш описал расширение карьера и более ранний поэтапный отказ как «одно из величайших достижений, которых мы добились за последние годы».

Следует сказать, что демонтируемые ветрогенераторы эксплуатировались около 10 лет. При этом построившая их компания больше не занималась проектом, и поддержание генераторов в рабочем состоянии было сопряжено с трудностями. Поэтому демонтаж объекта был объективно оправданным решением, хотя само по себе расширение добычи бурого угля было встречено резкой критикой со стороны экоактивистов. С ними во многом согласны аналитики. По оценкам специалистов компании Aurora, расширение карьера Гарцвайлер приведёт к тому, что страна превысит свои обязательства по влиянию на изменение климата.

«Ведомости» сообщили, что Госкомиссия по запасам полезных ископаемых оценила потенциал России по хранению углекислого газа (CO₂). В стране можно захоронить до 4,6 гигатонн (Гт) этого парникового газа. Это позволит не только утилизировать собственные выбросы CO₂, но также поможет странам-партнёрам использовать такие ресурсы в своих целях. В конечном итоге это также поможет России стать углеродно нейтральной к 2060 году, на что нацелены власти страны.

Источник изображения: Pixabay

Регулятор призывает развивать не только проекты по улавливанию и хранению углекислого газа (carbon capture and storage technology, CCS), но также уделять внимание программам по его последующей утилизации (CCUS). По данным на октябрь 2022 года, в России запущены 10 новых проектов по изучению возможностей улавливать и хранить углекислый газ. До 2030 года часть из них планируют реализовать «Роснефть», «Газпром нефть», «Лукойл», «Новатэк», «Еврохим», «Северсталь» и другие российские компании из разных секторов.

Указанные компании намерены сокращать углеродный след в производственных процессах, модернизируя оборудование и улучшать техпроцессы, а также собираются воплощать в жизнь проекты, не связанные непосредственно с производством. Например, «Северсталь» планирует реализовать в Вологодской области проект по обводнению ранее осушенных болот. Восстановленные болота смогут «улавливать» до 12 млн т углекислого газа в год, а это почти половина выбросов Череповецкого металлургического комбината.

К таким мерам по «озеленению» производства компании подталкивают международные законодательные инициативы и решения властей России. В частности, на Сахалине начат эксперимент, в рамках которого уже определены штрафы за превышение квот на выбросы парниковых газов. В Европейском союзе будет введён трансграничный углеродный налог на импорт в страны ЕС углеродоёмкой продукции. Его начнут взимать с 1 января 2026 года. Налог будет касаться поставок в Евросоюз стали, труб, цемента, алюминия, удобрений и электроэнергии. Ранее Минэкономразвития оценил потери России от введения этого налога на уровне $7,6 млрд, но введённые в 2022 году против России санкции внесли коррективу в эти опасения.

На ближайшие годы для России опасность трансграничного углеродного налога на импорт в ЕС потеряла свою актуальность. Поставки переориентировались на Китай и страны глобального Востока. Но в перспективе Китай и другие страны Юго-Восточной Азии потенциально способны также ввести трансграничный углеродный налог на импорт, поэтому России необходимо готовиться к этому заранее.

Одними из первых по-настоящему масштабные проекты по улавливанию углекислого газа из атмосферы начали реализовать в США. Промышленность России, по некоторым оценкам, ежегодно выбрасывает в атмосферу до 1,7 Гт углекислого газа. Международная торговля заставляет изменить отношение к этой практике и чем раньше это будет сделано, тем меньше потерь понесёт экономика Российской Федерации.

В штатах Техас и Луизиана строятся самые крупные в США и, похоже, в мире заводы по прямому улавливанию углекислого газа из воздуха. На днях эти проекты получили государственное финансирование в размере $1,2 млрд. Это первые такого рода коммерческие предприятия с бюджетной поддержкой. На первом этапе работы эти заводы будут ежегодно извлекать из атмосферы не менее 2 млн т CO₂ с поэтапным наращиванием мощности.

Проект завода по прямому улавливанию углекислого газа из воздуха. Источник изображения: 1PointFive

Бюджетное финансирование строительства заводов по прямому извлечению углекислого газа из воздуха одобрено в рамках принятого два года назад двухпартийного Закона об инвестициях в инфраструктуру США. Тема удаления CO₂ из атмосферы должна получить поддержку в виде грантов на сумму $3,5 млрд. Часть средств пустили на проекты НИОКР и проектно-технические обоснования. Так, сообщается о финансировании около 20 проектов, которые находятся на ранней стадии. Все они, так или иначе, изучают возможность снизить себестоимость улавливания углекислого газа из воздуха или продуктов горения до цены менее $100 за т.

Очевидно, что два первых коммерческих завода по прямому извлечению CO₂ из воздуха будут работать в убыток. Для поддержки подобных начинаний Министерство энергетики США предусмотрело кредит на выбросы в размере $35 млн.

Объект в Техасе строит компания 1PointFive — дочернее предприятие нефтедобытчика Occidental Petroleum. До этого самым крупным заводом по прямому извлечению CO₂ из воздуха считалось предприятие CarbonCapture в Вайоминге, которое на первом этапе будет добывать до 120 тыс. т CO₂ в год по себестоимости не ниже $600 за т. Заводы в Техасе и Луизине будут в сотни раз мощнее и станут примером для дальнейшего наращивания усилий по извлечению углекислого газа из воздуха и выбросов. После серии расширений к 2030 году, например, каждое из них сможет улавливать из воздуха до 30 млн т CO₂. Вместе с другими усилиями по декарбонизации экономики это поможет США стать углеродно нейтральными к 2050 году.

Компания Fervo Energy заявила об успешных 30-дневных испытаниях геотермальной электростанции на новой прорывной технологии. После ввода в эксплуатацию установка позволит получить 3,5 МВт энергии круглосуточно без вредных выбросов в атмосферу. Уникальность объекта заключается в бурении горизонтальных стволов длиной до одного километра на глубине свыше двух километров. Это даст гарантированную мощность почти в любых условиях.

Источник изображений: Fervo Energy

Компании Fervo Energy и Google сообщили о совместной работе над уникальным геотермальным проектом два года назад. Google обязалась покупать у Fervo электроэнергию, добытую при конвертации тепла из геотермальных источников в электричество. Доставкой тепловой энергии из геотермальных источников сегодня никого не удивишь, но эффективного способа получения электричества из таких источников ещё не было.

Проект Fervo Energy основывается на рукотворном создании геотермальных источников едва ли не в любом месте Земли. Причём поставляющие тепло скважины бурятся на целевой глубине горизонтально, что увеличивает площадь теплового обмена и даёт гарантированный поток воды. В проекте в Неваде компания получила стабильный поток воды со скоростью 63 л/с и максимальной температурой 191 °C. На пике мощности это позволит генерировать 3,5 МВт электричества, что хватит для питания 750 домохозяйств.

Если ввод установки в строй окажется успешным и докажет свою эффективность, Fervo Energy намерена реализовать ещё более масштабный проект в штате Юта. Возможности нового проекта позволят подать безуглеродную электроэнергию в 300 тыс. домов, что примерно соответствует четверти домохозяйств в штате.

Чуть подробнее о проекте в Неваде. Для его реализации были пробурены три вертикальные скважины глубиной около 2347 м: скважина для нагнетания воды, рабочая скважина и скважина для мониторинга горизонтального канала. Горизонтальные скважины пробурены диаметром 25 см с установкой обсадных труб диаметром 17,78 см. Длина боковых скважин достигает 990 м. Такие работы требуют значительных затрат, но в компании надеются, что по мере отработки технологий бурения стоимость работ существенно снизится.

Китайская компания Guangzhou Automotive Group (GAC) представила двухлитровый ДВС, работающий на жидком аммиаке. По словам разработчиков, это первый в мире двигатель внутреннего сгорания на аммиаке для легковых автомобилей. Сжигание аммиака приближает ДВС к нулевому уровню вредных выбросов, что требуется для достижения декарбонизации жизни, промышленности и экономики к середине нынешнего века.

Источник изображения: Guzngzhou Automotive Group

Строго говоря, аммиак уже не раз рассматривался конструкторами в качестве экологического топлива. В том или ином виде на аммиак планируют перевести грузовой и железнодорожный транспорт, суда и авиацию. В большинстве случаев аммиак рассматривается как носитель водорода даже лучше чистого водорода. Его не нужно охлаждать до криогенных температур или сжимать до огромных давлений. Водород извлекается из аммиака и поступает в топливные ячейки, где участвует в реакциях по выработке электричества с образованием воды и кислорода.

Реже предлагаются двигательные установки по непосредственному сжиганию аммиака. Процессы горения в нём заметно медленнее, чем у традиционного топлива, а это проблемы мощности на высоких оборотах или на холостом ходу. Тем не менее, в GAC создали именно такой двигатель для легковых автомобилей — он сжигает аммиак с пиковой мощностью 120 кВт (161 л. с.), хотя компания может чего-то недоговаривать.

Так, заявленный уровень снижения вредных выбросов в процессе работы ДВС на аммиаке составляет не 100 % а, 90 %. Возможно для обеспечения требуемых рабочих характеристик двигателя в аммиачное топливо подмешивается часть дизельного или бензинового топлива, но разъяснений на этот счёт пока нет. Впрочем, сократить выбросы работы ДВС на 90 % — это очень и очень хорошо, но остаются вопросы безопасности при обороте аммиака в качестве топлива — он крайне токсичен для людей и природы.

Американская компания Rondo Energy сообщила, что совместно с таиландской компанией Siam Cement Group кратно расширит мощности завода по производству тепловых батарей. Фактически речь идёт о производстве огнеупорных кирпичей, но на современный лад. Собранные в тепловую аккумулирующую установку «кирпичи» позволяют хранить до 1 МВт·ч энергии на 1 м², чего достаточно даже для сталелитейного производства. Это нужно для отказа от ископаемого топлива.

Источник изображений: Rondo Energy

Сегодня компания Siam Cement Group выпускает для Rondo Energy тепловые аккумуляторы в объёме 2,4 ГВт·ч в год. Анонсированное расширение завода в Таиланде доведёт объём производства тепловых аккумуляторов до 90 ГВт·ч в год, что в 2,5 раза больше, чем выпускает литиевых батарей одна гигафабрика компании Tesla. Судя по этим числам, у молодой компании Rondo Energy, которую одним из первых поддержал миллиардер и филантроп Билл Гейтс, впечатляющий портфель клиентов.

Тепловые батареи Rondo Energy представляют собой наборы из огнеупорных блоков, изготовленных из смеси цемента, кремния, алюминия и железа. Блоки хорошо теплоизолированы и нагреваются энергией от солнечных и ветряных установок до температур выше 1000 °C. Для потребления запасённой тепловой энергии через блоки прогоняется воздух, который нагревается сам и затем нагревает воду в другом контуре. Вода превращается в перегретый пар и тепло передаётся на промышленные установки от сталелитейных и химических до пищевого производства.

Принцип работы тепловых аккумуляторов Rondo Energy

Поскольку тепло передаётся без трансформации в электричество, КПД подобных тепловых аккумуляторов достигает 98 %. Считается, что в мире будущего без вредных выбросов подобные установки будут снабжать теплом все энергоёмкие производства. Судя по масштабу запланированного производства «кирпичей», это будущее наступит скорее раньше, чем позже.

Связанная с минимальным вредом для окружающей среды деятельность человека не означает отказа от высоких технологий — напротив, интеллектуальные системы позволяют оптимизировать потребление энергии. Но производство чипов, лежащих в основе экологически чистых технологий, и само отличается заметным углеродным следом.

Источник изображения: Maxence Pira / unsplash.com

Самая значительная часть выбросов, связанных с электронными устройствами, приходится на потребление ими энергии, а на производство микросхем, установили в 2020 году учёные Гарварда. Завод по производству чипов может потреблять несколько десятков тысяч кубометров воды ежедневно — и каждый кубометр означает более 10 кг углеродных выбросов, приходящихся на транспортировку и очистку.

Спрос на чипы растёт, а значит, производители повышают энергопотребление — по мере наращивания мощностей предприятий увеличивается их углеродный след. Наиболее ярко проблема выражена в Азиатско-Тихоокеанском регионе, традиционно доминирующем в мировой полупроводниковой промышленности, которая только в 2022 году обеспечила здесь выручку в $330 млрд, то есть более половины глобального объёма. Самые передовые производители находятся на Тайване и в Южной Корее — обе страны надеются выйти на нулевые выбросы к 2050 году, но пока это лишь планы. В 2020 году выбросы тайваньской TSMC, составленные из её собственной деятельности и закупаемой энергии, достигли около 10 млн тонн, примерно столько же, сколько генерирует столица страны Тайбэй. Южнокорейская Samsung в 2021 году показала 15,6 млн тонн выбросов.

Реализации планов по снижению выбросов способствуют, в частности, дочерние компании этих предприятий, специализирующиеся на экологически чистых решениях: та же TSMC в рамках этой программы обеспечила себе 9 % энергии из возобновляемых источников. Но для Азии это скорее исключение: почти вся энергия Тайваня и около двух третей энергии Южной Кореи поступают от ископаемых источников. А к 2050 году TSMC, Samsung и SK hynix собираются полностью перейти на возобновляемые источники.

Источник изображения: tsmc.com

Важным сырьём для производства чипов является водород, и важнейшей задачей предприятий является доступ к его получению без образования углекислого газа — в Европе эту задачу уже решила компания Linde, организовавшая поставки на австрийский завод Infineon. Производство «чистого» водорода — это ещё полдела, ведь необходима и транспортная инфраструктура для организации его поставок. Здесь успехов достигло подразделение Samsung C&T, которому удалось наладить полную цепочку от производства водорода из аммиака до доставки готовой продукции на внутренний рынок. Другое подразделение Samsung разрабатывает экологически чистые силовые установки для водного транспорта — в том числе на водородном топливе.

Samsung SDI уже стала одним из крупнейших в мире производителей накопителей энергии, захватив около десятой доли мирового рынка — ещё 6 % приходятся на дочерние компании SK hynix. По мере того как целевые показатели по выбросам начинают пересматриваться на уровне правительств, растёт и рынок систем хранения энергии — к 2030 году он обещает удвоиться и достичь $430 млрд, уверены аналитики. Системы становятся компактнее и легче, а число аккумуляторных элементов в них растёт. Та же Samsung SDI по итогам I квартала доложила о рекордных финансовых результатах — прибыль подразделения превысила $4 млрд.

Азиатским производителям полупроводников приходится сопоставлять вводимые мощности с прогнозируемыми показателями спроса, где одним из факторов сегодня является бум систем искусственного интеллекта, и реагировать на новые нормы в отношении выбросов.

В NASA сообщили, что регулирующий орган ВВС США присвоил проекту экспериментального самолёта со сверхтонкими и длинными крыльями идентификатор X-66A. Это означает, что проект получит своё воплощение в полноценном летающем демонстраторе самолёта. Непосредственно изготовлением самолёта займётся компания Boeing, для чего будет модифицирован самолёт McDonnell Douglas MD-90.

Источник изображения: NASA

США поставили перед собой цель стать углеродно нейтральными к 2050 году. Без декарбонизации авиации этой цели достичь будет сложно. Одним из направлений на этом пути станет разработка рабочей лошадки — среднемагистрального самолёта с пониженным расходом топлива. Предполагается, что переход на тонкие и сверхдлинные крылья с подпорками (Transonic Truss-Braced Wing) обеспечит снижение расхода топлива до 30 %.

В качестве экспериментального образца компания Boeing возьмёт обычный среднемагистральный самолёт McDonnell Douglas MD-90, укоротит фюзеляж, поставит новые крылья с фермами-опорами и новые двигатели. Для этого ещё зимой Boeing подписала контракт с NASA на сумму $425 млн на 7 лет. Всего реализация проекта потребует примерно $725 млн, недостающую часть которых Boeing вложит из своих средств и средств партнёров.

Источник изображения: Boeing

Самолёт X-66A станет первым в истории США проектом, создаваемым специально для достижения климатических целей в авиации, хотя он не единственный и ряд компаний уже занимаются похожими вопросами.

Норвежская круизная компания Hurtigruten Norway из Осло в честь своего 130-летия представила концепцию экологически чистого круизного судна будущего — Sea Zero. Проект должен воплотиться в жизнь к 2030 году и в дальнейшем такими судами будет заменён весь круизный флот компании. Приводить в движение судно будут электрические двигатели и выдвижные паруса, а питать их будут аккумуляторы и солнечные панели на парусах.

Источник изображений: Hurtigruten Norway

Судно Sea Zero аккумулирует в себе все передовые разработки в области хранения и использования электрической энергии, некоторые из которых ещё даже не вышли из лабораторий. Поэтому в следующие два года компания будет исследовать возможности и прорабатывать проект. Например, будет много сделано для изменения проектов пассажирских кают, ведь пассажиры — главные потребители электричества во время путешествия. Кондиционеры, вентиляция, обогрев, развлечения и многое другое — всё это потребует переосмысления для большей экономии энергии. Пассажирам, кстати, самим предложат следить за расходом ресурсов через приложение, что поможет снизить общее потребление.

На сегодня предполагается, что длина судна Sea Zero составит 135 м. На судне будет 270 кают для перевозки 500 пассажиров. Экипаж судна — 99 человек и один искусственный интеллект. ИИ будет управлять как судном в процессе навигации, так и его бортовым оборудованием. Рубка управления больше напоминает кабину современного авиалайнера, а не обычного корабля.

На борту Sea Zero будет аккумулятор ёмкостью не менее 60 МВт·ч. Зарядка будет проходить у пристани. Для подзарядки во время движения по воде предусмотрены солнечные панели на выдвижных парусах. Площадь панелей будет достигать 1 500 м² (площадь парусов — 750 м²). Судно также сможет двигаться на парусах, если это позволит ветер.

Круизные путешествия по морю и рекам остались востребованы даже во время пандемии COVID-19. В текущем году планируются круизы на 301 судне, которые перевезут до 31 млн пассажиров. Все современные суда оборудованы дизельными двигателями и оставляют после себя чудовищный углеродный след. Путешествия на судах типа Sea Zero будет минимально воздействовать на окружающую среду, что особенно важно для поездок по замкнутым водоёмам и рекам. Когда-нибудь так обязательно будет. Осталось этого дождаться.

Грядущие экологические нормы и климатические цели грозят приземлить всю коммерческую авиацию, если до 2050 года не появятся самолёты с нулевым выбросом или с серьёзной экономией топлива. Компания Bombardier намерена решить эти проблемы созданием самолёта Ecojet по типу «смешанное крыло». Благодаря новым обводам воздушное судно будет экономить до 50 % топлива. Масштабные модели Ecojet уже поднялись в воздух.

Рендер Ecojet. Источник изображения: Bombardier

Есть мнение, что увлечение авиаконструкторов схемой «летающее крыло» или его разновидностью «смешанное крыло» объясняется ориентированием на водородное топливо в будущем авиации. В подобных схемах объём фюзеляжа уменьшается, а полезное пространство для груза, экипажа или оборудования появляется в утолщённых крыльях, в которые фюзеляж как бы плавно перетекает.

Масштабная модель Ecojet

Газообразный и сжиженный водород, а также оборудование для его использования в качестве топлива занимают сегодня очень много места, и дополнительное пространство всему этом хозяйству явно потребуется. Поэтому проекты со «смешанным» и «летающим» крылом сегодня можно найти у всех ведущих компаний, конструирующих и производящих самолёты. Британская компания Bombardier не стала исключением и разрабатывает собственный проект перспективного экологически чистого самолёта.

До прошлого года Bombardier проводила лётные испытания прототипа Ecojet, изготовленного в масштабе примерно 7 % от финального размера. В конце 2022 года в небо поднялась модель вдвое большего размера, и она демонстрирует все заложенные в неё конструкторами характеристики. Пронаблюдать воочию за полётами модели можно на видео выше. Других подробностей о проекте компания не распространяет.

Портал «Глобальная энергия» со ссылкой на аналитиков Ember сообщил, что по итогам 2022 года выбросы парниковых газов в энергетике достигли нового исторического максимума — 12,43 млн т эквивалента CO₂. К счастью, эксперты отмечают снижение удельной углеродоёмкости генерации — это означает, что энергетика понемногу «зеленеет».

Источник изображения: НИТУ МИСИС

В период с 2021 по 2022 год выбросы парниковых газов в энергетике выросли на 1,3 %. За тот же период удельная углеродоёмкость генерации снизилась на 1,1 % или до 436 г эквивалента CO₂ на каждый кВт•ч выработки. Подобную картину специалисты наблюдают в течение последних 20 лет. Один параметр растёт (к сожалению, довольно быстро), а другой — снижается. Так, с 2000 года по 2022 год выбросы парниковых газов в мире выросли на 78 %. На этом фоне за тот же период средний объём выбросов при выработке 1 кВт•ч электроэнергии снизился на 6 % или с 466 до 436 г CO₂-эквивалента.

За указанный период прирост потребления электроэнергии в мире вырос на 90 %, что и стало причиной увеличения выбросов, ведь главный упор был на быстрое получение электричества, что возможно только в случае использования дешёвого ископаемого топлива. Особенно проявил себя Азиатско-Тихоокеанский регион, где бурный рост экономик породил волну строительства, прежде всего, угольных электростанций. Так, только на долю Китая и Индии в период с 2000 по 2022 годы пришлось 81 % общемирового ввода мощностей угольных электростанций (1221 из 1500 ГВт).

Сегодня в Азиатско-Тихоокеанском регионе ежегодная потребность в электричестве достигает внушительных 13 546 ТВт•ч. Это сопоставимо с приростом потребления электроэнергии во всём мире за последние 20 лет.

США тоже не отставали в вопросе наращивания генерации от ископаемых источников, но в основном строили электростанции на газе. Потребление электричества в США с 2000 по 2022 годы выросло на 13 % (до 4338 ТВт•ч). За это время в стране ввели в эксплуатацию мощности объёмом 179 ГВт, что составило 19% от мирового объёма. В Китае, для сравнения, за то же время ввели в строй 107 ГВт мощностей или 11 % от общемирового объёма. Тем самым выбросы парниковых газов в США выросли к 2022 году с 301 млн т CO₂-эквивалента в 2000 году до 828 млн т в 2022 году.

Снижение углеродоёмкости, которое шло параллельным курсом, произошло за счёт введения чистой энергетики от ветряков и солнечных ферм до гидроэлектростанций и генерации с помощью других чистых или возобновляемых ресурсов. В 2000 году на ветровые и солнечные фермы приходилось 0,2 % глобальной выработки электроэнергии, в 2022 году — уже 12 %. В целом доля низкоуглеродных источников за это время выросла с 35,8 % до 39,1 %, а доля генерации на ископаемом топливе упала с 64,2 % до 60,9 %.

Из представленной отчётности можно заключить, что мир медленно и неуверенно идёт к цели стать углеродонейтральным к 2050 году или около того. В этой связи специалисты начинают бить тревогу — мы не успеваем решить проблему, и это станет катастрофой для следующих поколений.

«Мировое сообщество не имеет реальных возможностей для ограничения роста температуры в пределах 2,0 °С и тем более 1,5 °С; эти возможности не станут доступными, если рост населения мира не будет приостановлен в течение жизни текущего или следующего поколения», — утверждает Александр Клименко, соавтор исследования, академик РАН, профессор, д.т.н., ведущий эксперт центра компетенций НИТУ МИСИС. Но это уже другая, хотя и довольно пугающая история.