Пролог: Мегатренд альтернативной энергетики в эпоху соперничества великих держав

Обострение геополитической конкуренции традиционно знаменует собой переход от одной парадигмы к другой; она приводит к появлению новых глобальных тенденций, а иногда и предвосхищает их. Исторически такие переходы от одного гегемонистского цикла к другому сопровождались войной. Хотя войны неизбежно будут играть определенную роль в перестройке будущего миропорядка, это не означает, что нынешний переход также будет сопровождаться насилием. В пост-вестфальском децентрализованном мировом порядке глобальные подходы к секьюритизации потребуют постепенного переноса фокуса на отдельные области и сектора безопасности, такие как геополитика, энергетика, оборона, окружающая среда и экономика.

2. Торжественный выход на сцену – современная альтернативная энергетика примеряет мантию социально-политического, технико-экономического и идеологического мегатренда

Почему и как современные технологии альтернативной энергетики и их взаимодополняющие драйверы объединяются в социально-политический, технико-экономический и идеологический мегатренд XXI в.?

Мегатренд можно определить как совокупность процессов и событий, которые взаимодействуют и порождают «общий сдвиг в мышлении или подходе, затрагивающий страны, отрасли и организации»[44 - Условия для такого порядка следующие: «Во-первых, любое общество стремится к тому, чтобы жизнь человека в какой-то мере была защищена от насилия, ведущего к смерти или к телесным повреждениям. Во-вторых, любое общество стремится к тому, чтобы данные обещания выполнялись, а достигнутые договоренности осуществлялись. В-третьих, любое общество стремится к тому, чтобы обладание материальными ценностями оставалось стабильным и не подвергалось постоянному, неограниченному сомнению». Hedley Bull, Society and Anarchy in International Relations, Diplomatic Investigations, eds. H. Butterfield and M. Wight (Cambridge, MA: Harvard University Press, 1968), 35–50.]. Тренды – это комплекс изменений в общественных отношениях и структуре общества, вызванных совокупными действиями социальных групп, сообществ и политических агентов. Они являются результатом сближения акторов для оказания давления на тех, кто обладает властью, с целью заставить их действовать. Тренды включают в себя несколько движущих сил – события, действия, объекты, отношения и процессы, – которые в результате их взаимодействия порождают новый феномен.

Развитие альтернативной энергетики вылилось в тренд, обладающий специфическими признаками, которые характеризуют его как мегатренд XXI в.: глобальный масштаб, выходящий за пределы географических границ, очевидное влияние на действия государственных и негосударственных субъектов и на общество в целом, поступательное развитие, которое указывает на долговечность и постоянство. В этой главе, после краткого обзора существующих технологий с их доказанными достижениями и ограничениями, фокус внимания сосредоточен на сходящихся и взаимодополняющих движущих силах, которые составляют мегатренд. Далее прослеживается развитие альтернативной энергетики с древних времен, через Средневековье, эпоху европейского Просвещения и индустриальный век.

На превращение альтернативной энергетики в тренд повлияло изменение представлений общества об источниках энергии с момента выхода возобновляемых источников на сцену в качестве «альтернативы» ископаемому топливу после Второй мировой войны и во время холодной войны. Процессы, сформировавшие общественное восприятие и породившие тренд, включают глобализацию, тенденции к фрагментации, возникновение мультицентрической мировой системы и импульс глобальной технологической революции.

Исследованные здесь темы намечают основные направления для анализа мегатренда альтернативной энергетики через призму развивающегося понятия безопасности. В последующих главах это послужит отправной точкой для определения подходов к безопасности в быстро меняющемся в XXI в. контексте глобальной безопасности.

2.1. Обещания альтернативной энергетики: превращение мечты в реальность?

Технологии возобновляемой энергетики, лежащие в основе мегатренда, – гидроэнергетика, ветровая и солнечная энергии и энергия, полученная из биомассы, – уже сегодня влияют на энергетический баланс. При этом ряд экспериментальных технологий – приливные, волновые, водородные, использование магнитного поля Земли и орбитальные электростанции, передающие энергию Солнца на Землю из космоса, – поражают воображение. Технологическая революция укрепляет надежды на превращение альтернативной энергетики из мечты о чистой, неисчерпаемой и доступной энергии в технологически осуществимое, коммерчески жизнеспособное и экологически чистое решение. Краткий обзор имеющихся технологий позволяет взглянуть на реальность, стоящую за этой мечтой, проливая свет на их доказанные достижения и на проблемы, препятствующие их более широкому практическому применению, а также на их наиболее очевидные последствия для безопасности.

2.1.1. Гидроэнергетика: древний возобновляемый конкурент ископаемым видам топлива

Крупномасштабная гидроэнергетика – проверенный источник энергии, на долю которого приходится более 16 % мирового производства электроэнергии и 71 % всей возобновляемой электроэнергии[45 - John Naisbitt, Megatrends: Ten New Directions Transforming Our Lives (New York: Warner Books, 1982).]. Она изменила энергетическую судьбу некоторых стран. В Норвегии, которая 100 лет назад была бедной страной, было развернуто крупномасштабное строительство гидроэлектростанций. Сегодня они вырабатывают практически всю электроэнергию в стране и в значительной степени ответственны за энергетическую независимость Норвегии, наравне со значительной добычей нефти. Гидроэнергетические ресурсы выгодны странам и дают очевидные преимущества.

Остается нерешенным вопрос: в какой степени крупномасштабная гидроэнергетика может способствовать устранению экологических угроз и смягчению последствий изменения климата? Многие проекты крупных плотин подвергаются критике за то, что они изменяют среду обитания диких животных, препятствуют миграции рыбы, влияют на качество воды и характер водных потоков. Некоторые проекты гидроэлектростанций обернулись откровенным провалом и экологической катастрофой. Например, плотина «Три ущелья», построенная на реке Янцзы в Китае, вызвала широкую обеспокоенность из-за возможных экологических и социальных последствий, в том числе социальную напряженность, связанную с переселением большого количества людей[46 - World Energy Council, World Energy Resources Hydropower 2016.].

Социальные и экологические проблемы, которые вызывает крупномасштабная гидроэнергетика, а также ее потенциал порождения геополитических конфликтов не позволяют этой технологии стать универсальным решением проблемы глобального дефицита энергии. Возможности ее расширения также имеют естественные ограничения, такие как доступность водных ресурсов. Кроме того, разработка гидроэнергетических ресурсов может быть непомерно дорогой[47 - China’s Yunnan Defends Dam Building as Activists Head to Court, Reuters, March 12, 2018; https://www.reuters.com/article/china-parliament-hydropower/chinas-yunnan-defends-dam-building-as-activists-head-to-court-idUSL4N1QP3U1.]. Несмотря на эти недостатки, такие страны, как Канада, Китай, Индия, Бразилия и другие развивающиеся страны, продолжают осуществлять амбициозные крупномасштабные гидроэнергетические проекты, многие из которых финансируются Всемирным банком и другими международными организациями.

Другой тип гидроэнергетических проектов – «русловая ГЭС» – не требует возведения больших плотин и поэтому используется с минимальным воздействием на окружающую среду. Однако эта система менее эффективна, поскольку зависит от колебаний речного течения. Гидроэнергетика малой мощности[48 - По оценкам правительства Гайаны, для реализации проекта Amaila Falls требовалось $840 млн. Большую часть денег предполагалось взять в Китайском банке развития, еще $175 млн – в Межамериканском банке развития. На государственную электроэнергетическую компанию Guyana Power and Light приходилось около $100 млн, что привело бы в краткосрочной перспективе к увеличению счетов за электроэнергию. За страхование политических рисков разработчики проекта Amaila Falls заплатили $56 млн. Однако, если проект будет успешным и станция выйдет на максимальную мощность 165 МВт, электроэнергии будет больше, чем потребляет Гайана. Hydropower in Guyana: Shrouded in Secrecy, The Economist, May 4, 2013; http://www.economist.com/news/americas/21577090-small-dam-big-argument-shrouded-secrecy.] – еще один вариант, который использует ряд стран. Несмотря на то что малые станции, как правило, экономически менее конкурентоспособны, чем крупные, интерес к развитию малой гидроэнергетики остается высоким в Китае, США и некоторых странах Южной и Восточной Европы. Гидроэнергетика малой мощности может включать в себя строительство новых электростанций или их пристройку к существующим плотинам, как это делается в США.

С традиционной точки зрения на безопасность развитие гидроэнергетической инфраструктуры на крупных реках, пересекающих несколько стран, создает геополитическую напряженность[49 - Гидроэлектростанции мощностью до 20 МВт.]. Это хорошо видно на примере трений между Узбекистаном, расположенным в низовьях рек, и странами, расположенными в верховьях, – Таджикистаном и Кыргызстаном. Другим ярким примером является плотина «Три ущелья» в Китае, которая ставит под угрозу доступ к воде во многих соседних странах, включая Индию, Бангладеш, Мьянму, Лаос, Таиланд, Камбоджу и Вьетнам. Разрешение таких споров становится все труднее, поскольку страны, расположенные в верховьях, стремятся восполнить дефицит энергии путем строительства гидроэлектростанций и заводов, которые, как опасаются страны низовья, могут лишить их водных ресурсов.

2.1.2. Ветер, солнце, биотопливо, геотермальная энергия – устоявшиеся технологии, которым предстоит пройти испытание сегодняшними требованиями

Помимо гидроэнергетики, существует несколько возобновляемых источников энергии, которые считаются устоявшимися и в настоящее время находятся в центре мегатренда. Лидируют в этом списке ветровая и солнечная энергии, биотопливо и геотермальная энергия.

Ветроэнергетика использует силу ветра для приведения в движение лопастей ветряных турбин[50 - Сирия и Ирак, например, протестуют против турецких проектов по строительству 22 плотин на реках Тигр и Евфрат, поскольку из-за строительства водные потоки крупных рек сократятся ниже по течению, а вместе с этим – и объем воды, доступной для фермеров. Экологический баланс рек и прибрежных земель окажется под угрозой.]. Это хорошо известная технология, которая, возможно, зародилась в Персии и была привезена в Европу крестоносцами в XII в.[51 - Вращение лопастей турбин создает электрический ток, который используется на ветряных электростанциях и в национальных электросетях. Небольшие индивидуальные турбины обеспечивают электроэнергией отдаленные районы или отдельные дома.]. Мощности ветроэнергетики постоянно растут, а в некоторых странах рост происходит стремительно[52 - 4 U. S. Department of Energy, History of U. S. Wind Energy, Energy Efficiency and Renewable Energy; https://www.energy.gov/eere/wind/history-us-wind-energy.]. Страны с высоким уровнем производства ветровой энергии могут снизить зависимость от ископаемых видов топлива. В 2016 г. ветроэнергетика покрывала примерно 10,4 % спроса в ЕС и занимала равную или более высокую долю, по крайней мере, в 11 странах – членах ЕС, а также в Уругвае и Коста-Рике[53 - Там же.].

Тем не менее существует несколько хорошо известных проблем, связанных с ветроэнергетикой. К ним относятся отсутствие инфраструктуры передачи электроэнергии, задержки в подключении к сети и недоверие со стороны части общественности. Нормативы, ограничивающие производство энергии, и существующие системы менеджмента затрудняют интеграцию больших объемов ветровой энергии в энергобалансе возобновляемых источников энергии[54 - REN21. Renewables 2017 Global Status Report.]. Ветровая энергия также характеризуется нестабильностью, а низкая удельная мощность может ограничить ее широкое применение. Кроме того, скептики высказывают опасения по поводу влияния ветроэнергетики на здоровье человека, включая возможные слуховые и поведенческие эффекты, и возможного вмешательства в работу других объектов инфраструктуры. Однако риски для здоровья и другие опасности, связанные с ветряными турбинами, в своей массе остаются недостаточно обоснованными, а проблемы нестабильности поставок могут быть решены, например, путем широкого географического распределения мощности крупных «ветряных ферм», например тех, что расположены в Северном море.

В финансовом отношении ветроэнергетика часто способна конкурировать с традиционными источниками без государственных субсидий, а в некоторых случаях она достигла сетевого паритета. В 2016 г. на многих рынках, включая Бразилию, Канаду, Чили, Мексику, Марокко, Южную Африку, Турцию, Китай, Европу, США и некоторые районы Австралии, наземная ветроэнергетика уже была наиболее экономически эффективным вариантом для новых энергосистем[55 - Там же.]. Тем не менее ветроэнергетике необходим качественный скачок в технологическом развитии для преодоления проблем прерывистости, чтобы по-настоящему конкурировать с ископаемым топливом.

Как достоинства, так и недостатки ветроэнергетики имеют геополитические последствия. Пока General Electric в США разрабатывает новые технологии турбин, предназначенных для использования в районах со слабыми воздушными потоками, широкое распространение ветроэнергетики, в конечном итоге, будет на руку тем заинтересованным сторонам, которые имеют доступ к географическим пространствам с оптимальными ветровыми условиями. Это повлечет за собой две проблемы. Во-первых, ветровая энергия принесет пользу только некоторым странам, что, как и географическое распределение ископаемых ресурсов, может быть воспринято как фактор неравенства и эксплуатации в долгосрочной перспективе. Во-вторых, офшорная ветроэнергетика, в частности, может развязать споры о международных водных юрисдикциях и их использовании, несмотря на успешные примеры международной передачи энергии в Европе.

Солнечная энергия, теоретически, обладает самой высокой генерируемой мощностью среди всех возобновляемых источников энергии[56 - Там же.]. В принципе, она ограничена только сроком жизни солнца. На протяжении всей истории человечества этот тип энергии приковывал к себе внимание. В 1931 г., незадолго до смерти, Томас Эдисон сказал своим друзьям Генри Форду и Харви Файрстоуну: «Я бы поставил деньги на солнце и солнечную энергию. Какой источник энергии! Надеюсь, нам не придется ждать, пока нефть и уголь закончатся, прежде чем мы займемся этим»[57 - Илон Маск утверждал, что если бы «единственное, чем мы располагаем, была солнечная энергия, то, взяв небольшой участок территории Испании, мы обеспечили бы энергией всю Европу».]. Несмотря на столь ранний энтузиазм, современные технологии использования солнечной энергии все еще сталкиваются с рядом проблем, которые затрудняют ее эффективное использование. Существует два основных типа технологий солнечной энергии: технологии концентрированной солнечной энергетики (concentrating solar thermal power, CSP) и фотоэлектрические технологии (photovoltaic, PV)[58 - James Newton, Uncommon Friends: Life with Thomas Edison, Henry Ford, Harvey Firestone, Alexis Carrel & Charles Lindbergh (New York: Harcourt Brace Jovanovich, 1987), 31.]. Хотя и те и другие остаются относительно дорогостоящими методами получения энергии по сравнению с ископаемым топливом и другими возобновляемыми источниками, стоимость оборудования для PV в последние годы значительно снизилась. Цены на солнечные батареи снизились более чем в два раза (от примерно $4 за 1 Вт в 2007 г. до примерно $1,8 за 1 Вт в 2015 г.)[59 - Фотоэлектрическая технология преобразует солнечную энергию напрямую в электричество посредством фотоэлемента из полупроводникового материала. Технология концентрации солнечной энергии (CVP) позволяет концентрировать энергию солнечных лучей и таким образом нагревать приемник солнечного излучения до высоких температур. Сначала полученное тепло преобразуется в механическую энергию (с помощью турбин или других двигателей), а затем – в электричество. International Energy Agency, http://www.iea.org/topics/solarpvandcsp/ (дата обращения: 13.05.2014). В конце 2012 г. мировая мощность фотоэлектрических установок превысила 100 ГВт. REN21, Renewables 2013 Global Status Report (Paris: REN21, 2013), 40.]. В Средиземноморье и других климатических зонах с высоким уровнем солнечной радиации фотоэлектрические технологии быстро приближаются к сетевому паритету – это означает, что стоимость электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями, почти такая же, как стоимость электроэнергии, получаемой от традиционных видов топлива. Ожидается дальнейшее снижение стоимости по мере внедрения новых технологий, таких как перовскитовые солнечные элементы (элементы, включающие перовскитовые кристаллические структуры, которые просты в производстве и относительно недороги)[60 - World Energy Council, World Energy Resources Report 2016; https://www.worldenergy.org/wp-content/uploads/2016/10/World-Energy-Resources-Full-report-2016.10.03.pdf.]. Несмотря на популярность солнечных батарей, технология концентрации солнечной энергии имеет свои преимущества: возможность выработки и поставки энергии тогда, когда это необходимо, вне зависимости от времени захода солнца. Значительные мощности CSP находятся в США и Испании. Израиль, Марокко и Южная Африка также предпринимают шаги по применению этой технологии. Китай ввел в эксплуатацию первую установку CSP, Shouhang Dunhuang, в 2016 г.[61 - Там же.]. Несмотря на постоянное повышение эффективности фотоэлементов солнечных батарей, которая недавно достигла отметки в 46 %, ключом к быстрому повышению эффективности солнечной энергии может стать фотовольтаика с концентратором (concentrated photovoltaics, CPV)[62 - REN21, Renewables 2017 Global Status Report.]. Преимущество метода CPV – простота его интеграции в существующие электросети.

В случае более широкого использования солнечной энергии политическая география электроэнергии может прямо и косвенно влиять на геоэкономическую и геополитическую динамику отношений между государствами. Солнечная энергия может стать ценным ресурсом для менее развитых стран. Технологии использования солнечной энергии широко распространены и могут обеспечить геополитические преимущества странам с более высокими показателями солнечного облучения. Однако, для того чтобы страны могли использовать солнечную энергию в качестве геополитического инструмента, им потребуются значительные инвестиции. Страны с развитой экономикой имеют больше шансов достичь технологического прогресса в солнечной энергетике из-за бо?льших финансовых возможностей.

Энергия биомассы связана с живыми и неживыми биологическими материалами, такими как растительная масса, абиотические деревья и сучья, скошенная трава и древесная щепа. Все это может быть использовано в качестве топлива для промышленного производства или для выработки электроэнергии[63 - CPV – это тип фотоэлектрической технологии, в которой используются линзы или изогнутые зеркала для фокусировки солнечного света на маленькие и высокоэффективные солнечные элементы.].

Биотопливо давно рассматривается как реальный источник энергии[64 - Промышленная биомасса производится из таких растений, как мискантус, коммутационная трава, конопля, кукуруза, тополь, ива, сорго, сахарный тростник и различные виды деревьев от эвкалипта до пальмового дерева. Вид растения имеет большее значение для технологии переработки, чем для конечного продукта. Биотопливо на основе водорослей и этанол второго поколения (целлюлозный) должны открыть новые возможности, как только пройдут стадию пилотных проектов. Nancy Stauffer, Research Spotlight: Algae System Transforms Greenhouse Emissions into Fuel, The MIT Energy Research Council, 2006; http://web.mit.edu/erc/spotlights/alg-all.html (дата обращения: 05.12.2013).]. В 1893 г. Рудольф Дизель, изобретатель дизельного двигателя, заметил: «Использование растительного масла в качестве топлива сегодня может показаться пустяком. Но со временем такие продукты могут стать столь же важными, как керосин и сегодняшние продукты перегонки каменноугольного дегтя»[65 - К концу 2012 г. введено почти 83 ГВт энергетических мощностей на основе биомассы. REN21, Renewables 2013 Global Status Report, 27.].

Сама по себе технология далеко не нова и может использоваться в качестве прямой замены ископаемому топливу. Хотя в целом производство неуклонно растет, колебания климата стран-производителей, условий сбора урожая и внешних экономических факторов, таких как цены на продовольствие и ископаемое топливо, могут препятствовать росту сектора. Доля биоэнергетики в общем мировом потреблении первичных энергоресурсов оставалась относительно стабильной с 2005 по 2017 г. и составляла около 10,5 %, несмотря на 21 %-й рост общего мирового спроса на энергию за последние 10 лет[66 - Rudolf Diesel, The Theory and Construction of a Rational Heat Engine (London: E & F. N. Spon, 1894), 9.].

Хотя многие биоэнергетические технологии хорошо отработаны и полностью коммерциализированы, энергия биомассы страдает от многочисленных проблем с поставками и применением[67 - REN21, Renewables 2017 Global Status Report.]. В настоящее время она может заменить лишь небольшую часть ископаемых видов топлива. Биоэнергетика используется в транспорте: биомассу добавляют в бензин в объеме не более 10 % от топливной смеси, а в дизельное топливо – не более 20 %[68 - Среди проблем отсутствие промышленной цепочки для выращивания, сбора, переработки и использования биомассы. Кроме того, биоэтанол и биодизель менее эффективны в плане энергосодержания, чем нефтяное топливо.]. В число ограничивающих факторов также входят транспортировка, строительство заводов и высокие эксплуатационные расходы.

Кроме того, производство и использование биотоплива вызывают вопросы о его воздействии на окружающую среду и влиянии на вырубку лесов, цены на продовольствие, воду и другие основные ресурсы. Например, производство этанола и других видов топлива на основе зерна напрямую конкурирует с такими сырьевыми товарами, как кукуруза, сокращая их предложение. Более того, режимы регулирования, стимулирующие производство биотоплива в различных странах, больше напоминают программы субсидирования, чем инновационные инкубаторы, направленные на расширение масштабов технологии. Влияние биотоплива на ряд секторов, таких как продовольствие, сельское хозяйство и окружающая среда, усложняет разработку стратегий и ограничивает развитие биотоплива как отрасли.

Биотопливо способно дать геополитические преимущества и преимущества в области энергетической безопасности тем государствам, что считают себя зависимыми от энергоносителей враждебных стран или государств – потенциальных конкурентов. Даже если производство и экспорт энергоносителей уже приводили к напряженности в отношениях (как в случае торгового спора между США и Бразилией по поводу биоэтанола)[69 - Смесь биоэтанола в старых автомобилях вызывает коррозию внутренних поверхностей двигателя, таких как топливные рампы, и лишь небольшой процент современного автомобильного парка рассчитан на работу на топливе, в котором содержится более 10 % биоэтанола. В США, например, только 3 % автомобилей рассчитаны на использование топливных смесей. Подробнее см. International Energy Agency, Technology Brief T06–June 2010 (Paris: IEA, 2010). Источник: https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/etp2010.pdf.], биотопливо может напрямую обеспечить энергетическую безопасность и способствовать разнообразию энергетического баланса. Таким образом, биотопливо может служить как практическим решением конкретных проблем, так и политическим выбором, направленным на усиление геополитической мощи.

Стремление к использованию геотермальной энергии[70 - В течение многих лет США и Бразилия, два крупнейших в мире производителя этанола, враждовали из-за американских субсидий и тарифов. США ввели тариф на импорт этанола в размере 54 центов за галлон. Этот тариф был введен для защиты американских фермеров, которые не могли производить этанол так же дешево, как фермеры, выращивающие сахарный тростник в Бразилии. В январе 2012 г. правительство США разрешило прекратить 30-летнюю субсидию для американских производителей и отменило высокий тариф на импорт этанола. Этот прорыв побудил США и Бразилию к сотрудничеству в продвижении производства и потребления этанола, к лоббированию новых рынков в Африке и Латинской Америке, а также к единому мировому стандарту. См. Brian Winter, Insight: U.S. and Brazil – At Last, Friends on Ethanol, Reuters, September 14, 2012. Источник: http://www.reuters.com/article/2012/09/14/us-brazil-us-ethanol-idUSBRE88D19520120914 (дата обращения: 03.12.2013).] демонстрирует проблемы современного технологического развития. Глубокозалегающие геотермальные энергетические мощности все еще находятся на ранних стадиях развития несмотря на то, что впервые они были опробованы в промышленных масштабах более века назад. Строительство и обслуживание геотермальной станции требует больших капитальных инвестиций и характеризуется недостаточной гибкостью в размещении, которое в основном сосредоточено на границах литосферных плит. В настоящее время США являются ведущим производителем геотермальной энергии, хотя существует большой потенциал роста в Восточной Африке, Центральной Америке и Азии.

Природные условия, такие как пар и горячие источники, а также продуктивность пласта влияют на количество скважин, которые необходимо пробурить для станции заданной мощности. Геотермальная энергия более дорогостоящая, чем ископаемое топливо и большинство других возобновляемых источников энергии, поскольку подходящие места обычно находятся далеко от энергетических рынков, что увеличивает затраты на транспортировку энергии.

Геотермальная энергия еще не достигла той стадии технологического развития, которая позволит ей конкурировать с ископаемыми видами топлива или даже с другими возобновляемыми источниками энергии. Такая перспектива представляется маловероятной в краткосрочной или среднесрочной перспективе. Кроме того, развитие геотермальной энергии может привести к тектоническим движениям и нанесению ущерба экологическим системам, что неизбежно будет сопровождаться увеличением прямых расходов и сопутствующих затрат.

В настоящее время проводятся масштабные исследования, которые позволят сделать геотермальное производство коммерчески конкурентоспособным. Например, инициатива FORGE, которая финансируется правительством США[71 - Геотермальная энергия использует тепло, выделяющееся при нагревании воды под землей горячими породами. Пар, который выделяется при бурении, питает электрогенераторы. Геотермальная энергия не страдает от прерывистости, что позволяет ей служить в качестве источника базовой нагрузки, когда будут устранены технологические препятствия для ее применения. Однако правильное сочетание проницаемых горных пород и сокрытой гидротермальной энергии встречается относительно редко. См. Ronald Dipippo, Ideal Thermal Efficiency for Geothermic Binary Plants, Geothermics 36, no. 3 (June 2007); The Future of Geothermal Energy – Impact of Enhanced Geothermal Systems (EGS) on the U.S. in the Twenty-First Century (Cambridge, MA: Massachusetts Institute of Technology, 2006). Источник: http://www1.eere.energy.gov/geothermal/pdfs/future_geo_energy.pdf.], сфокусирована на разработке и тестировании технологий для усовершенствованных геотермальных систем (enhanced geothermal systems, ESG). Подобные исследования проводились в Великобритании в таких регионах, как Корнуолл, и до недавнего времени считались не перспективными для подобных разработок[72 - См. сайт проекта www.forgeutah.com/.]. В отличие от глубинных подземных геотермальных систем, поверхностные системы на основе теплообмена являются широко используемой технологией – Исландия почти все свое теплоснабжение получает от поверхностных геотермальных систем.

2.1.3. Приливы, волны, водород, ядерный синтез, магнитное поле Земли и солнечная энергия с орбиты – экспериментальные предвестники грядущих инноваций

Потенциальная выгода от мегатренда альтернативной энергетики возрастает благодаря перспективе создания действительно «альтернативных» или даже фантастических источников энергии. Технологии, которые в настоящее время кажутся невероятными, такие как энергия приливов, волн, водорода, магнитного поля Земли и солнечная энергия с орбиты, которые могут быть разработаны в ходе развития мегатренда, способны изменить баланс глобальной энергетической безопасности. Для того чтобы эти технологии способствовали энергетической безопасности, их теоретические возможности следует поставить на рельсы практического применения.

Приливы и отливы возникают благодаря изменениям положения Луны относительно Земли и Земли внутри Солнечной системы. Приливы более предсказуемы, чем переменчивый ветер или энергия Солнца, которая зависит от уровня солнечного излучения и погодных условий. Самые первые случаи применения энергии приливов известны в Средние века, а согласно некоторым источникам, ее использовали еще в Древнем Риме. По словам писателя, изобретателя и футуриста Артура Чарльза Кларка, «довольно неуместно называть нашу планету “Земля”, когда очевидно, что она – “Океан”»[73 - https://www.cornwall.gov.uk/business/economic-development/geothermal/.]. Энергия приливов может вырабатываться тремя способами: с помощью приливного течения, с помощью запруд (низких плотин) и приливных лагун[74 - Цитируется в Nature 344, is. 6262 (March 1990): 102.]. Энергия, вырабатываемая при помощи генераторов приливных потоков, в целом экологичнее и меньше воздействует на экосистему. Подобно ветряным турбинам, многие генераторы приливных потоков вращаются под водой благодаря движению глубинных вод.

Число сторонников энергии приливов растет. Разрабатываются многочисленные проекты ее включения в национальные электросети, что способствует распространению и коммерческому применению этих технологий. В настоящее время в мире реализуется несколько пилотных и демонстрационных проектов, в том числе в Испании, Швеции, США, Республике Корея и Китае[75 - В настоящее время существуют три различных способа получения приливной энергии: приливные потоки, запруды и приливные лагуны. В большинстве генераторов приливной энергии турбины устанавливаются в приливных потоках. Приливной поток – это быстро текущий водоем, созданный приливами и отливами. Турбина – машина, которая получает энергию из потока. Этот поток может быть воздушным (ветер) или жидким (вода). Поскольку вода намного плотнее воздуха, энергия приливов и отливов мощнее энергии ветра. В отличие от ветра, приливы и отливы предсказуемы и стабильны. Там, где используются приливные генераторы, они производят устойчивый, надежный поток электроэнергии. См. National Geographic Education. Источник: http://education.nationalgeographic.com/education/encyclopedia/tidal-energy/?ar_a=1 (дата обращения: 29.03.2014).]. При этом пока технология энергии приливов была протестирована в ограниченном объеме, и многие вопросы, связанные с ее использованием, остаются без ответа. Ее проблемы главным образом связаны с особенно высокими начальными затратами и потребностью в технологиях хранения энергии, которые соответствуют времени приливов и отливов. Кроме того, существует неопределенность в отношении эффективности и экологического воздействия широкомасштабного внедрения приливной энергетики.

Технологии волновой генерации улавливают и транспортируют энергию, вырабатываемую поверхностными волнами океана. Эта энергия используется для производства электроэнергии, опреснения воды и ее закачки в резервуары. Энергию волн трудно использовать, поскольку океан непредсказуем. Поэтому энергия волн редко генерируется в производственных масштабах, поскольку соответствующие технологии и инфраструктура находятся на очень ранней стадии развития и стоимость технологий высока[76 - REN21, Renewables 2017 Global Status Report.]. Тем не менее в рамках ряда проектов изучается возможность создания жизнеспособных и пригодных к эксплуатации систем, таких как крупный строящийся коммерческий объект волновой энергетики в Швеции[77 - World Energy Council, World Energy Resources 2016. Для более детальной информации об энергии волн см., например, K. Gunn и C. Stock-Williams, Quantifying the Potential Global Market for Wave Power, доклад представлен на 4-й Международной конференции по океанотехнике в Дублине 17 октября 2012 г.].

Сложно определить преимущества, которые могут дать технологии приливов и волн конкретным заинтересованным сторонам. Очевидно, что, так как они доступны не всем странам и субъектам, эти технологии могут привести к конфронтации за право доступа, особенно на спорных морских границах.

На первый взгляд, водород – это энергетическая панацея, ведь он содержит много энергии и практически не загрязняет окружающую среду[78 - World Energy Council, World Energy Resources 2016.]. Однако это нетипичный возобновляемый ресурс. Водород не первичный источник энергии, а скорее энергетический вектор, поскольку энергию получают за счет другого источника. Свободного водорода нет ни в атмосфере Земли, ни где-либо еще на планете – его нужно добывать, обычно из воды или углеводородов. Хотя сложно прогнозировать долгосрочное развитие этой отрасли, водородные топливные элементы считаются перспективной технологией. Они могут обеспечивать теплом и электричеством здания и приводить в действие электродвигатели транспортных средств[79 - Топливные элементы объединяют водород и кислород для производства электроэнергии, и их часто сравнивают с батареями. Однако топливный элемент будет вырабатывать электричество до тех пор, пока поступает топливо (водород), никогда не теряя свой заряд. NASA использует жидкий водород с 1970-х гг. для выведения на орбиту космических челноков и других ракет. Водородные топливные элементы питают электрические системы шаттла, производя чистый побочный продукт (чистую воду), которую пьет экипаж. Топливные элементы лучше всего работают на чистом водороде, но природный газ, метанол или даже бензин могут производить необходимый водород. О применении технологий топливных элементов см. Sandra Curtin и Jennifer Gangi, Fuel Cell Technologies Market Report 2016 (Washington, D.C.: U. S. Department of Energy, 2017). Источник: https://energy.gov/sites/prod/files/2017/10/f37/fcto_2016_market_report.pdf.]. Хотя водород остается дорогостоящей и трудно реализуемой технологией, реальное его применение может изменить текущий геополитический баланс.

Производство огромного количества энергии за счет ядерного синтеза было давней мечтой физиков. Перспективы термоядерного синтеза возникли после Второй мировой войны, когда физики начали воспроизводить реакцию, которая происходит на Солнце и звездах. В реакциях термоядерного синтеза обычно соединяются два изотопа водорода – дейтерий и тритий. При соединении под высоким давлением и температуре они сплавляются вместе, превращаясь в плазму. Во время этой реакции высвобождаются нейтроны и энергия. Ядерный синтез направлен на захват этой энергии и позволяет производить электричество обычными методами (например, с помощью пара).

Многие экспериментальные устройства по всему миру могут производить термоядерный синтез в течение короткого периода времени, но эти реакторы требуют использования гораздо большего количества энергии, чем вырабатывают. Чтобы продемонстрировать жизнеспособность этой формы производства энергии в широких масштабах, несколько стран предприняли проект Международного экспериментального термоядерного реактора (ИТЭР – ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor). Партнеры ИТЭР построили экспериментальный термоядерный реактор в Кадараше на юге Франции. В настоящее время это крупнейшее в мире научное объединение, цель которого – демонстрация научной и технологической осуществимости термоядерного синтеза в качестве источника энергии[80 - Там же.]. Стоимость проекта в настоящее время оценивается в €20 млрд[81 - Запущенный в 2006 г. проект МТЭР (Международный термоядерный экспериментальный реактор) к 2018 г. был на полпути к завершению начальной эксплуатации. Тестовая эксплуатация термоядерной энергии ожидается примерно в 2035 г. Странами-партнерами являются ЕС, Китай, Индия, Япония, Корея, Россия и США. См. https://www.theguardian.com/environment/2017/dec/06/iter-nuclear-fusion-project-reaches-key-halfway-milestone.].

Европейское соглашение по развитию термоядерного синтеза, организация, ответственная за вклад ЕС в ИТЭР в размере 45 %[82 - https://www.bloomberg.com/news/features/2017-10-20/renewable-energy-threatens-the-world-s-biggest-science-project.], опубликовало дорожную карту ЕС на пути к реализации термоядерной энергии. В ней отмечается, что, для того чтобы сделать термоядерные реакторы жизнеспособными, необходимо приложить значительные усилия[83 - Вклад ЕС составляет 45,6 %, остальные 6 партнеров вносят по 9,1 %. Члены вносят очень мало денег в проект: вместо этого девять десятых взносов поступают в Организацию ИТЭР в виде готовых компонентов, систем или зданий. Источник: https://www.iter.org/proj/Countries.]. Кроме того, Китай разрабатывает собственное термоядерное устройство, известное как «искусственное солнце», которое станет важным испытательным устройством в ходе разработки ИТЭР. Учитывая, что топливо и его применение неисчерпаемы, чисты и безопасны, термоядерная энергия может сыграть важную роль в будущем энергобалансе. Однако, наряду с техническими и политическими проблемами, эта технология столкнется с конкуренцией со стороны других, более экономически эффективных возобновляемых источников энергии[84 - European Fusion Development Agreement, Fusion Electricity: A Roadmap to the Realization of Fusion Energy (EFDA, November, 2012), 66. Источник: https://www.euro-fusion.org/fileadmin/user_upload/EUROfusion/Documents/Roadmap.pdf.].

Производство электроэнергии с использованием магнитного поля Земли – это экспериментальная технология, которая позволяет вырабатывать электроэнергию с помощью магнитного поля Земли через электродинамические тросы или аналогичные устройства[85 - Источник: https://www.bloomberg.com/news/features/2017–10–20/renewable-energy-threatens-the-world-s-biggest-science-project/ (дата обращения: 12.12.2017).]. В настоящее время она находится на стадии теории и о попытках ее реализации ничего не известно. Поэтому геополитическое влияние данного способа трудно предсказать.

Другим примером революционного источника энергии является орбитальная энергия. В настоящее время ученые проводят эксперименты с использованием спутников для передачи солнечной энергии на Землю в виде радиочастот. Эти спутники, оснащенные фотоэлектрическими панелями, могут значительно изменить реалии глобальной безопасности. В условиях отсутствия атмосферы фотоэлектрические панели дольше находятся под прямым воздействием солнечного света, что значительно увеличивает их способность поглощать энергию[86 - О магнитах и электричестве см. https://www.eia.gov/energyexplained/index.cfm?page=electricity_magnets.].

Другие инновационные технологии включают атмосферные вихревые двигатели (atmospheric vortex engines, AVE), генерирующие электроэнергию из тропосферы, и солнечные панели с использованием нанотехнологий. Существуют также фантастические теории относительно добычи гелия-3 (He3) на Луне. Хотя большинство из этих экспериментальных разработок могут и не стать жизнеспособными технологиями, нельзя исключать, что подобные альтернативы могут в будущем обеспечить нелинейный скачок. Ярким примером этого являются усилия американских ученых из Национальной лаборатории имени Лоуренса Беркли по разработке пьезоэлектрического генератора на основе вируса[87 - Японские ученые провели эксперименты по преобразованию солнечной энергии в лазерную и передаче энергии в микроволновой форме на Землю. Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) планирует к 2030 г. вывести на геостационарную орбиту солнечный генератор, который будет передавать на Землю один гигаватт (ГВт) энергии, что эквивалентно мощности крупной атомной электростанции. Энергия будет передаваться на поверхность в микроволновой или лазерной форме, где она будет преобразована в электричество для коммерческих электросетей или сохранена в виде водорода. Этот вариант имеет наибольшие перспективы для достижения конечной цели – обеспечения экологически чистого неограниченного источника энергии. См. Practical Application of Space-Based Solar Power Generation, интервью Yasuyuki Fukumoro, Japan Aerospace Exploration Agency, April 2010. Источник: http://www.jaxa.jp/article/interview/vol53/index_e.html.].

Путь к практическому внедрению этих «технологий будущего» еще не до конца определен. Экспериментальные технологии, такие как геотермальная, приливная и волновая энергия, остаются в основном маложизнеспособными и ограничиваются пилотными проектами. Такие варианты, как водородные элементы, генерация магнитного поля и солнечная энергия с орбиты, требуют еще больших инвестиций и времени для определения их целесообразности.

Потенциал «технологий будущего» для преобразования человеческой жизни еще предстоит раскрыть. Разработка и широкомасштабное внедрение альтернативных технологий может помочь сформировать новые парадигмы цивилизации, подобно «Типам цивилизации» Фримена Дайсона, с далеко идущими последствиями для глобальной безопасности[88 - См. Byung Yang Lee et al, Virus-Based Piezoelectric Energy Generation, Nature Nanotechnology 7 (May 2012): 351–356.].

Основные технологии возобновляемых источников энергии, которые используются в настоящее время, относительно ограждены от конкуренции, и их развитие, по-видимому, будет следовать линейной прогрессии. Однако движущие силы мегатренда альтернативной энергетики выступают одновременно в качестве катализатора значительных технико-экономических и социально-политических изменений, которые наделяют их потенциалом нелинейного прогресса.

2.2. Формирование идентичности мегатренда как фактора большой энергетической игры: взаимоусиливающие и переплетающиеся движущие силы в его основе