В мире около 1,5 млрд автомобилей, и 99% из них работают за счёт ДВС. Но доля электромобилей увеличивается, а с ней — и потребности в электроэнергии. И есть мнение, что в этом случае её либо не хватит вообще, либо придётся строить чуть ли не угольные ТЭС, чтобы компенсировать энергодефицит. Я решил прикинуть, сколько солнечных панелей нужно, чтобы обеспечить энергией 100% мирового автопарка, то есть 1,5 млрд электромобилей. Изначально мне казалась, что придётся покрыть батареями всю планету...
Сколько энергии тратит мировой автопарк
Итак, у нас есть 1,5 млрд электромобилей. Средний расход энергии я взял в 30 кВт*ч на 100 км. Для сравнения, городской электромобиль летом потребляет порядка 10-15 кВт*ч на 100 км, а Zeekr 001 уральской зимой — 40 кВт*ч. Так что моё значение плюс-минус можно считать средним для всего мира (северных стран в нём не так много).
Средний пробег я выбрал 20 тысяч километров в год: в этом расчёте для простоты мы будем говорить только про легковой и лёгкий коммерческий транспорт: для дальнобойных фур можно посчитать отдельно.
Итого каждый электромобиль в год будет потреблять 6000 кВт*ч. Увеличим эту величину на 25%, чтобы учесть потери в линиях электропередач и зарядных станциях, и получим 7500 кВт*ч в год. Тогда 1,5 млрд электромобилей потребуют 11,25 триллионов кВт*ч в год. Мягко говоря, устрашает.
Сколько батарей нужно
Что касается солнечных батарей, то понятно, что их эффективность зависит от места, где мы их разместим. Я сделал два расчёта: для пустыни в северной Африке и для своего региона, Урала.
Итак, в африканских пустынях много свободного места, а интенсивность солнечного излучения оценивается в 2200 кВт*ч/м2 в год. Эффективность солнечных батарей я выбрал в 20%, итого — 440 кВт*ч/м2 в год. Теперь поделим наши чудовищные 11,25 триллиона на 440, и получим площадь батарей в 25,6 млрд квадратных метров. А чтобы учесть все мыслимые погрешности расчёта, а также технические проезды и площадь для оборудования подстанций и ЛЭП, увеличим это значение в 2 раза, получив 51,2 млрд квадратов. Значит, наша гипотетическая гелеостанция займёт квадрат с длиной стороны 226 километров. Конечно, это эпическое сооружение, но поскольку мы говорим об автопарка всей Земли сразу, то и оценивать его лучше в масштабах Земли. А выглядит такой квадрат вот так: видите красный квадрат где-то на границе Мали и Алжира?
Понятно, что при таком локализованном размещении солнечных панелей возникнут проблемы с транспортировкой энергии, да и политическая обстановка в Африке не способствует столь масштабным инвестициям. В данном случае я не предлагаю ограничиться только этим куском территории: скорее, это просто мысленный эксперимент с целью понять, какую долю Земли нужно занять батареями, чтобы электромобили действительно питались солнечной энергией. Как видите, не очень большую.
Уральский сценарий
А если размещать батареи в наших широтах? На Урале плотность солнечной энергии оценивается в 1045 кВт*ч/м2, а в южный областях, что граничат с Казахстаном, чуть выше. Площадь нашей станции увеличивается в 2,1 раза до 108 млрд квадратных метров. Это квадрат со стороной 328 км, что, конечно, немало. Но на карте России это опять же не такое уж чудовищное пятно.
Если натыкать батареи так плотно, Урал станет мировой житницей энергии, но вряд ли в этом есть смысл, так что мысленно можете растащить эту площадь по другим странам. Плюс, уповать только на гелиостанции мы вряд ли будем, и этот расчёт лишь показывает, что приходящая на Землю энергия Солнца настолько огромна, что даже целый автопарк планеты съест лишь небольшую её часть. При реальном проектировании придётся учитывать и дальность передачи энергии, и качество земель, которые уйдут под солнечные плантации (мы же не хотим остаться без лесов), а где-то, может быть, лучше будет ставить их в океане. Но и спешки в этом вопросе нет, потому что 1,5 млрд электромобилей по Земле поедут в лучшем случае лет через 50, так что инвестиции такого рода потребуются не враз. Главное, что фундаментальной проблемы с их энергообеспечением нет даже за вычетом атомной энергетики и угольных ТЭЦ. Думаю, в реальности мы вряд ли сделаем ставку исключительно на солнечную энергетику, но она вполне может быть неплохим подспорьем, особенно если продумать энергосистему в масштабах всей планеты.
И я тут даже подумал, как глупо люди живут. Они всё время воюют и делят клочки земли. Они везде ищут врагов. Они прокачивают населения идеями об ограниченности ресурсов и важности той же нефти. Но по факту есть и другие ресурсы, использовать которые мешают даже не технические, а политические сложности: кто в реальности захочет вливать миллиарды долларов в африканские пустыни? А если и захочет, выставит такие условия, что африканцы снова окажутся в статусе колоний, на этот раз энергетических. И нет, такое будущее мне также не нравится. Однако, по-моему, есть и золотая середина, и если бы человечество избавилось от средневекового мышления и мыслило чуть дальше, чем на 10 лет вперёд, оно бы вполне могло реализовать такой проект в выгодном для всех сторон ключе.