Чтобы выжить в условиях климатического кризиса, нам придется перейти на электричество — то есть перейти от сжигания ископаемого топлива к сбору, хранению, передаче и использованию возобновляемой энергии, производимой, например, приливами, ветром и (особенно) Солнцем.
Электрификация — это большой проект, но он не является непреодолимым. Планирование и реализация электрического будущего похожи на поедание слона: мы делаем это шаг за шагом. Это характерно для крупных инженерных проектов, что объясняет, почему многим людям трудно представить, что это возможно.
Как обычный человек, вы гораздо чаще сталкиваетесь с популярной наукой, чем с популярной инженерией. Популярная наука — это здорово, но ее роль — познакомить вас с теорией, а не с практикой. Популярная инженерия — это крошечный и малоизвестный жанр, что досадно, потому что он один из моих любимых.
Чтобы пережить климатический кризис, нам, безусловно, понадобится много политики, но также потребуется много инженерии, и именно поэтому я благодарен за зарождающееся, но жизненно важное (и растущее) направление популярной инженерии. Не говоря уже о том, что практикующие популярную инженерию обычно очень интересные люди, как ведущие подкаста "Well That’s Your Problem" — превосходного длинного леворадикального подкаста об инженерных катастрофах (с иллюстрациями!):
https://www.youtube.com/@welltheresyourproblempodca1465
Если вы хотите начать знакомство с популярной инженерией и климатом, ваша первая остановка должна быть серия "Without the Hot Air", которая рассматривает устойчивую энергетику, материалы, транспорт и пищу как инженерные проблемы. После прочтения вы больше никогда не будете думать о климате так же:
https://pluralistic.net/2021/01/06/methane-diet/#3kg-per-day
Затем есть книга Сола Гриффита 2021 года "Electrify", которая по сути является дорожной картой для реализации электрификации Америки и мира:
https://pluralistic.net/2021/12/09/practical-visionary/#popular-engineering
Книга Гриффита вдохновляющая и визионерская, но чтобы по-настоящему понять, насколько фантастичным может быть мир с электричеством, вам обязательно нужно прочитать книгу Деб Чачры "How Infrastructure Works":
https://pluralistic.net/2023/10/17/care-work/#charismatic-megaprojects
Чачра — материаловед, преподающий в колледже Олина, и ее книга — гимн историческим и философским основам инфраструктуры, но более всего это популярная инженерная книга о том, что возможно. Например, если мы хотим дать каждому человеку на Земле энергетический бюджет, аналогичный канадскому (как у американца, но в более холодном климате), нам нужно будет захватить всего 0,4% солнечной энергии, достигающей поверхности Земли.
Теперь, это гигантская задача, но она решаемая. Для этого потребуется очень тщательное и массовое управление материалами, особенно медью, но также и большим количеством конфликтных минералов и редкоземельных элементов. Это будет трудно.
Но это не невозможно, тем более невообразимо. На самом деле, самое важное достижение Чачры в этой книге — убедительное обоснование переосмысления нашего отношения к энергии и материалам. Как вид, мы всегда считали энергию дефицитной, пытаясь выжать максимум из наших энергетических ресурсов. В то же время мы относились к материалам как к изобилию, добывая их или вырубая, используя их кратковременно, а затем выбрасывая их на свалку или закапывая в землю.
Чачра утверждает, что это совершенно неправильно. Наша планета получает свежий запас энергии дважды в день — с восходом солнца (солнечная энергия) и восходом луны (приливы). С другой стороны, у нас есть только одна Земля с ее ограниченными ресурсами, дополненными лишь изредка падающими метеорами. Добыча ресурсов на астероидах, Луне и других планетах — это бесперспективное занятие на долгое обозримое будущее:
https://pluralistic.net/2024/01/09/astrobezzle/#send-robots-instead
Перспектива управления огромным количеством материалов заключается в том, что это обеспечит практически неограниченную, чистую энергию. Этот проект займет много времени, и его преимущества в первую очередь достанутся людям, которые придут после его создателей, поэтому он и является инфраструктурой. Как говорит Чачра, инфраструктура по своей сути альтруистична, это дар нашим соседям и нашим потомкам. Если вам нужно только место, чтобы сбросить свои отходы, вам не нужно строить городскую систему канализации.
Более того, мы можем обменять энергию на материалы. Производство товаров, которые в конце своего жизненного цикла могут разложиться обратно на материалы, требует много энергии. Извлечение материалов из плохо спроектированных товаров также энергозатратно. Но как только мы построим сеть возобновляемых источников энергии (что потребует много материалов), у нас будет достаточно энергии, чтобы сохранить и повторно использовать наши материалы.
Исторический подход нашего вида к материалам не высечен в камне. Он изменялся. И он может измениться снова. Он должен измениться, потому что нынешний способ добычи материалов является и несправедливым, и неустойчивым.
Ужасная природа добычи материалов при капитализме — и его геополитика (например, "Мы свергнем любого, кого захотим! Смиритесь с этим.") — сделала многих товарищей в борьбе за климат скептичными (или хуже, циничными) по отношению к переходу на чистую энергию. Они делают приблизительные расчеты на салфетке по материалам, необходимым для электрификации, мысленно переводят это в количество заповедников дикой природы, бедных сообществ, нетронутых экосистем и земель коренных народов, которые будут разрушены в процессе добычи этих материалов, и приходят к выводу, что все это фарс.
Этот анализ важен, но он неполный. Да, управление всеми этими материалами так, как мы делаем это сегодня, было бы катастрофическим. Но суть климатического перехода заключается в том, что мы изменим наш подход к нашей планете, нашей энергии и нашим материалам. Этот переход может и должен бросить вызов всем предположениям, лежащим в основе "гибельных" взглядов на электрификацию.
Возьмите, к примеру, вопрос материалов: предположение, что переход потребует линейно увеличивающегося количества материалов, включает в себя предположение, что в области чистых технологий не будет найдено значительных улучшений в использовании материалов. К счастью, это очень плохое предположение! Чистые технологии только начинают развиваться. Мы находимся на стадии, когда мы все еще открываем огромные улучшения в производстве (в отличие от технологий, основанных на ископаемом топливе, где все возможные улучшения уже были найдены и использованы, и прогресс идет очень медленно и практически незаметен).
Возьмите медь: электрификация требует много меди. Но количество меди, необходимое для каждого элемента революции чистых технологий, снижается быстрее, чем растет спрос на эти технологии. Один пример: между первой и второй версиями электрического автомобиля Rivian дизайнеры нашли способ убрать 2,6 километра медного провода из каждой машины:
https://insideevs.com/news/722265/rivian-r1s-r1t-wiring/
И это всего лишь одно улучшение в одной технологии! И да, электромобили — это только малая часть перехода к чистым технологиям; во-первых, геометрия "ненавидит" автомобили. Нам придется построить много общественного транспорта, и мы будем реализовывать эти улучшения с каждым новым поколением поездов, автобусов и трамваев:
https://pluralistic.net/2024/02/29/geometry-hates-uber/#toronto-the-gullible
Мы только что пережили огромный всплеск электрификации, с невообразимым количеством новых возобновляемых источников энергии и поразительной заменой традиционных автомобилей на электромобили, и за все это время спрос на медь оставался стабильным:
Это не значит, что проблема чистых технологий решена. Есть множество политических аспектов чистых технологий, которые остаются вредными, например, тот факт, что многие предложения на рынке чистых технологий основаны на экстрактивных финансовых схемах (например, аренда солнечных панелей на крышах) и "умные" устройства (например, тепловые насосы и индукционные плиты), требующие приложений, готовых к ухудшению:
https://pluralistic.net/2024/06/26/unplanned-obsolescence/#better-micetraps
Существует тихая борьба между эффективностью чистых технологий и хищничеством финансового сектора, от аренды обратно до приложений и мошенничества с углеродными кредитами, но многие из этих конфликтов разрешаются в пользу устойчивого будущего, и нам не стоит игнорировать это: мы должны поддерживать их!
https://pluralistic.net/2024/06/12/s-curve/#anything-that-cant-go-on-forever-eventually-stops
Возьмите "инновации". В ряду пустышек Кремниевой долины — криптовалюта, NFT, метавселенная, web3, а теперь и ИИ — сделали "инновации" грязным словом. По мере того, как пузырь ИИ лопается, сама идея инноваций превращается в шутку:
https://www.wheresyoured.at/burst-damage/
Но чистые технологии являются захватывающе инновационными. Контраст между ложными инновациями Кремниевой долины и реальными — и жизненно важными — инновациями чистых технологий не может быть более ярким или более вдохновляющим:
https://pluralistic.net/2024/05/30/posiwid/#social-cost-of-carbon
Возьмите "проблему батарей". Всякий раз, когда поднимается вопрос о будущем возобновляемых источников энергии, всегда находится пессимист, утверждающий, что батареи — это нерешенная и неразрешимая проблема, и без огромных батарей нет смысла пытаться, потому что общественность не примет отключения электричества, когда садится солнце или прекращается ветер.
Иногда эти люди продвигают аферы вроде ядерной энергетики (напоминание: сегодня день Хиросимы):
В других случаях они просто пытаются закрыть разговор о переходе к возобновляемым источникам энергии. Но иногда эти сомнения выражают товарищи, которые действительно хотят перехода и имеют серьезные вопросы о хранении энергии.
Если вы один из таких людей, у меня для вас хорошие новости: технологии батарей стремительно развиваются. Частично это проявляется в виде диких и крутых новых подходов. В Финляндии шотландская компания превращает заброшенную медную шахту в гравитационную батарею. Днем избыток возобновляемой энергии поднимает платформу, нагруженную тоннами камней, вверх по шахте высотой 530 метров. Ночью платформа медленно опускается, приводя в движение турбину и высвобождая свою потенциальную энергию. Это невероятно эффективно, требует минимального (и устойчивого) количества материалов, и легко воспроизводимо. В мире достаточно заброшенных шахт, чтобы хранить 70 ТВтч энергии — это дневной энергетический бюджет для всей планеты. Более того, у каждой шахты есть надежное подключение к энергосети, потому что невозможно управлять шахтой без большого количества энергии:
Гравитационные батареи идеально подходят для хранения энергии в промышленных масштабах, но нам также нужны многие батареи для вещей, которые нельзя постоянно подключать к розетке, например, для транспортных средств, персональной электроники и т. д. И здесь тоже есть отличные новости! "Цикл батарейных минералов" — это новый отчет Института Скалистых Гор, описывающий путь к "круговой самообеспеченности батареями":
https://rmi.org/wp-content/uploads/dlm_uploads/2024/07/the_battery_mineral_loop_report_July.pdf
Главная идея: вместо того чтобы добывать новые минералы для производства батарей, мы можем перерабатывать минералы из отработанных батарей для создания новых. Помните, энергию можно обменивать на материалы: мы можем затратить больше энергии на разработку, оптимизированную для разложения обратно на компоненты, или затратить больше энергии на извлечение материалов из конструкций, которые не оптимизированы для переработки.
Оба эти процесса уже происходят. Из сводки:
- Химия батарей быстро улучшается: за последнее десятилетие мы сократили потребление лития, никеля и кобальта на 60–140%, и большинство литиевых батарей перерабатывается, а не отправляется на свалку.
- В течение десятилетия мы достигнем пика спроса на минералы для батарей. К середине 2030-х годов потребность в новых "первичных минералах" для удовлетворения спроса на батареи прекратит расти и начнет снижаться.
- К 2050 году мы можем достичь нулевого спроса на минералы для батарей: то есть мы сможем удовлетворить все наши потребности в хранении энергии без добычи новых минералов.
- Мы движемся к "одноразовой" добыче. Мы уже можем строить батареи, которые служат 10–15 лет и чьи материалы можно перерабатывать с эффективностью 90–94%.
- Общее количество минералов, которые нам нужно добыть, чтобы окончательно удовлетворить мировые потребности в хранении энергии, составляет около 125 миллионов тонн.
Эта последняя точка привлекла мое внимание. Добыча 125 миллионов тонн чего-либо — это серьезная задача, и в зависимости от того, как она будет осуществляться, это может нанести огромный ущерб людям и местам, где они живут.
Но один вопрос, который я научился задавать у Тима Харфорда и программы BBC "More Or Less", — "является ли это большое число?" 125 миллионов тонн кажется большим числом, но это всего лишь семнадцатая часть количества ископаемого топлива, которое мы добываем каждый год только для автомобильного транспорта. Иными словами, мы говорим о том, чтобы за следующие тридцать лет тщательно, устойчиво, гуманно добыть около 5,8% от того количества материалов, которое мы добываем ежегодно для наших автомобилей. Сделайте это, и мы удовлетворим наши потребности в батареях практически навсегда.
Это большой инженерный проект. Мы уже реализовывали такие проекты. Перекрещивание мира дорогами, обеспечение миллиардов транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания, создание инфраструктуры для их заправки, перекачка миллиардов литров нефти — все это было сделано в пределах одной человеческой жизни. Как писал Робин Слоун:
Люди говорили, в начале эры автомобилей: вы шутите? Эта технология потребует повсеместной сети заправочных станций, одной или двух на каждом крупном перекрестке... даже если столько бензина и есть в мире, как вы будете транспортировать его в таких масштабах? Если каждый купит машину, вам придется строить шоссе, ОГРОМНЫЕ — вам придется выкапывать города! Безумие!
https://www.robinsloan.com/newsletters/room-for-everybody/
Этот огромный проект стоил триллионов и потребовал максимальной производственной мощности многих наций для его завершения. Он породил ужасную геополитику, которая возвела нефтегосударства — дырки в земле, окруженные оружием — в королей, чьи автократы могут сбить мир с ног по своей воле.
Напротив, этот гигантский инженерный проект относительно скромен, и он перевернет этот мировой порядок, приведя к энергетическому суверенитету (и его спутнику, национальной устойчивости) каждой страны на Земле. Сделать это хорошо будет сложно, и потребует пересмотра нашего отношения к энергии и материалам, но это бонус, а не издержка. Изменение того, как мы используем материалы и энергию, улучшит жизнь всех нас, улучшит жизнь живых существ, с которыми мы делим планету, и лишит чудовищ, которые сейчас контролируют наши энергетические ресурсы, их политической, экономической и электрической власти.