Традиционные методы оценки мировой энергетической системы постепенно теряют свою актуальность. Большинство аналитиков привыкли считать энергию с позиции поставщика, измеряя объемы добытой нефти, газа или угля. Эксперты исследовательского центра Ember совместно с Международным энергетическим агентством и другими профильными организациями предлагают взглянуть на отрасль с точки зрения конечного потребителя. По их мнению, переход от подсчета поставок первичного сырья к оценке полезной энергии кардинально меняет представление о скорости развития технологий и реальных потребностях человечества.
Стандартный подход имеет существенные недостатки, так как он не учитывает качество энергии. Оценивая мировые запасы, устаревшие модели приравнивают единицу угля к единице солнечной энергии, игнорируя тот факт, что возобновляемые источники производят значительно больше конечного электричества из-за отсутствия процесса горения. Ископаемое топливо неизбежно теряет огромную часть своего потенциала в виде выбросов тепла, прежде чем совершит полезную работу. Например, в автомобилях с двигателем внутреннего сгорания около трех четвертей энергии тратится впустую, а типичные угольные электростанции преобразуют в электрический ток менее трети исходного сырья.
Специалисты предлагают опираться на понятие полезной энергии. Конечному потребителю нужны не баррели и тонны сами по себе, а конкретные услуги – горячая вода, отопление, освещение, движение транспорта или работа заводских станков. Если пересчитать мировую потребность через такую полезную работу, выяснится, что человечеству требуется гораздо меньше новых производственных мощностей, чем принято заявлять в классических прогнозах. Главным условием оптимизации здесь выступает повсеместное внедрение современных электрических технологий. Электромотор преобразует энергию в движение с эффективностью более девяноста процентов, а тепловые насосы способны выдавать в несколько раз больше тепловой энергии по отношению к затраченному электричеству.
Для упрощения понимания рыночных процессов аналитики сводят все энергетические потребности к двум базовым функциям – совершению работы и нагреву. Вся потребляемая энергия в конечном счете либо физически перемещает объекты, либо меняет их температуру. В свою очередь энергоносители можно условно разделить на электроны и молекулы. Электроны, подаваемые в виде электричества, представляют собой упорядоченную энергию, способную напрямую питать двигатели и приборы. Молекулы газа, нефти или биомассы хранят энергию в химических связях, высвобождение которых требует сжигания и влечет за собой неизбежные термодинамические потери.
На основе этой классификации на мировом рынке разворачиваются четыре ключевых направления конкуренции между старыми и новыми технологиями. Первое заключается в борьбе за производство самих электронов. Электричество, получаемое от солнца, ветра и воды, соревнуется с традиционной тепловой генерацией. Учитывая потери при распределении сети, возобновляемые источники преобразуют первичную энергию в конечные электроны с эффективностью свыше девяноста процентов, тогда как средний показатель сжигания ископаемого топлива составляет лишь около двадцати девяти процентов.
Второе направление касается совершения полезной работы в транспорте и промышленности. Электроны уже прочно доминируют в сфере стационарной работы бытовой техники и освещения, а сейчас благодаря быстрому удешевлению аккумуляторных батарей они активно вытесняют молекулы из транспортного сектора. Третья зона противостояния разворачивается в сфере отопления зданий и промышленных процессов. Хотя сейчас углеводороды по-прежнему повсеместно используются для обогрева, электрические тепловые насосы демонстрируют многократное превосходство в эффективности по сравнению с привычными газовыми или угольными котлами.
Четвертый аспект конкуренции – это попытка создать чистые энергоносители с помощью электричества, например, в виде «зеленого водорода» или аммиака. В этой узкой сфере возобновляемые источники пока сталкиваются с серьезными трудностями из-за высоких энергетических затрат на преобразование. Однако эксперты отмечают, что по мере победы электричества в первых трех направлениях общая потребность мировой экономики в сжигаемых молекулах будет неуклонно снижаться. Анализ изменений в отрасли показывает, что фокус на потоках новых мощностей, а не на общих исторических запасах, выявляет однозначное доминирование высокоэффективных электрических систем.