предприятия на Аляске, от электростанции в Южной Африке до самолета, который можно заправить во всех уголках мира.
Большая часть непревзойденных экономических инноваций и достижений, которые позволили сделать ископаемое топливо сверхрентабельным, основана именно на замечательных свойствах ископаемого топлива и, следовательно, по существу не может быть перенесена на источники энергии без этих свойств.
Рассмотрим тот аспект современного производства энергии, который, по общему мнению, легче всего заменить ископаемым топливом: сегодняшняя доступность недорогой, глобальной и востребованной электроэнергии.
В современных электрических сетях миллиарды людей по всему миру имеют возможность по требованию получать питание от любого мыслимого типа стационарных машин - стиральной машины, которая экономит нам часы физического труда в день, светильников, которые добавляют к нашим вечерам часы, полные возможностей, точного медицинского оборудования, которое спасает жизни, и любого из десятков других устройств, которые мы подключаем к сети.
И современные электросети могут постоянно подстраиваться под постоянно меняющийся объем спроса на электроэнергию со стороны этих устройств.
Достижение дешевой, глобальной, востребованной электроэнергии в подавляющем большинстве случаев связано с двумя видами топлива - углем и природным газом, замечательные свойства которых производители энергии использовали в четырех ключевых элементах экономической эффективности современной электроэнергии: (1) базовая мощность, (2) мощность, следующая за нагрузкой, (3) пиковая мощность и (4) крупные, относительно локальные электростанции.
Базовая мощность: Высоконадежный и стабильный источник электроэнергии для удовлетворения гарантированного спроса в сети в определенный момент времени. Стабильность способствует экономичности за счет чрезвычайно эффективного использования энергии. Основным видом топлива для базовой мощности является плотный, богатый уголь, который легко найти, легко хранить в больших количествах (чтобы избежать перебоев в поставках) и легко транспортировать, что делает его недорогим источником базовой мощности практически в любой точке мира, а также отличным источником следующего ключевого элемента недорогой глобальной электроэнергии по требованию: мощности, следующей за нагрузкой.
Мощность, следующая за нагрузкой: Постепенно меняющийся источник электроэнергии для удовлетворения ожидаемых изменений спроса в сети в определенное время. Например, мощность, следующая за нагрузкой, будет увеличиваться в то время суток, когда ожидается большая промышленная активность или большое количество кондиционеров в жилых помещениях. Хотя следование за нагрузкой не является столь же энергоэффективным, как базовая мощность, оно все же достаточно энергоэффективно, поскольку повышается и понижается медленно, а не быстро (в стиле движения "стоп-энд-гоу", классического убийцы топливной эффективности).
Пиковая мощность: Высококонтролируемый, гибкий источник энергии, который может циклически увеличиваться и уменьшаться в зависимости от непредсказуемых колебаний спроса. Это более дорогостоящий источник энергии, поэтому энергосистемы стремятся использовать как можно больше базовой мощности и мощности, следующей за нагрузкой. Ведущим видом топлива для пиковой мощности является природный газ, который, будучи газом, гораздо легче быстро регулировать, чем твердое топливо, такое как уголь. Природный газ также может отлично подойти для поддержания нагрузки и даже для базовой мощности, особенно если он расположен на одном континенте; как газ его легко и экономически эффективно транспортировать по трубопроводу по суше, но не так много по воде (хотя это улучшается при использовании "сжиженного природного газа").
Крупные, относительно локальные станции: Выработка электроэнергии на крупных станциях, расположенных относительно недалеко от домов потребителей. Это обеспечивает экономию масштаба, которую никогда не смогли бы достичь небольшие станции, обслуживаемые домовладельцами, при минимизации больших затрат, связанных с линиями передачи электроэнергии на большие расстояния. Крупные, относительно локальные станции возможны при использовании угля и природного газа, поскольку их можно легко и экономически эффективно транспортировать куда угодно, а затем сжигать в относительно небольшом центральном месте. В отличие, скажем, от солнечных и ветряных электростанций, которые требуют разрастающихся установок, основанных на том, где больше всего солнца и ветра, независимо от того, где находятся люди.
Эти ключевые элементы современной, недорогой, глобальной электроэнергии по требованию не только были разработаны на основе специфических свойств угля и природного газа, но и использование этих видов топлива в современной электроэнергетике было усовершенствовано путем постоянного улучшения до невероятной степени.
С углем миллионы людей работали над постоянным совершенствованием добычи угля, транспортировки угля (суда, баржи и поезда), угольных генераторов, методов технического обслуживания, специфичных для угля, и эксплуатации угольных электростанций.
Что касается природного газа, то миллионы людей работали над постоянным совершенствованием добычи природного газа, транспортировки природного газа (особенно трубопроводов), двигателей, работающих на природном газе, методов технического обслуживания, специфичных для природного газа, и эксплуатации электростанций на природном газе. Попытка превзойти ископаемое топливо требует создания и постоянного совершенствования целой новой глобальной отрасли.
Подведем итоги: Экономические инновации и достижение сегодняшних экономически эффективных электроэнергетических систем, включающих крупные местные станции, производящие электроэнергию для базовой, последующей и пиковой нагрузки, были связаны с миллионами людей на протяжении многих поколений, работавших со специфическими характеристиками ископаемого топлива.
Тот факт, что ископаемое топливо обладает замечательными природными качествами, которых нет у большинства альтернатив, и что непревзойденное количество экономических инноваций и достижений было направлено на использование этих специфических качеств с максимальной экономической эффективностью, создает невероятно высокую планку для потенциальных альтернатив ископаемому топливу. Большинство альтернатив лишены хотя бы одного из замечательных качеств ископаемого топлива, поэтому для того, чтобы сравняться с ископаемым топливом по эффективности затрат, потребуется огромное количество экономических инноваций и достижений с более сложной стартовой точки.
Неудивительно, что до сих пор ни одна альтернатива не приблизилась к этому.
Полезной аналогией для понимания того, насколько опережает конкурентов секретный соус ископаемого топлива, состоящий из замечательных характеристик и непревзойденных экономических инноваций и достижений, связанных с этими характеристиками, является статус кремния в мире микрочипов.
Практически в каждом микрочипе в мире используется кремний. Кремний по своей природе является полупроводником - материалом, который ни легко проводит электричество, ни полностью останавливает его, но скорее может проводить электричество при определенных обстоятельствах. Полупроводники позволяют быстро включать и выключать электрические токи, используемые во всех микрочипах.
Любому конкуренту кремния придется преодолеть два препятствия.
Во-первых, кремний обладает замечательными природными свойствами как полупроводник, благодаря которым он и был выбран производителями и потребителями в первую очередь. Во-вторых, современная индустрия микрочипов потратила несколько поколений на то, чтобы выяснить, как именно использовать свойства кремния во всех видах микрочипов, которые только можно себе представить: от компьютерных микропроцессоров до микросхем в смартфонах и чипов в вашем автомобиле.
Это включает в себя целую цепочку производственных процессов, в том числе извлечение кремния из земли, его переработку в полезную форму, производство переработанных материалов в микрочипы и так далее.
Если бы кто-то сказал: "Давайте к 2050 году обойдемся без кремния", мы бы подумали: "Это звучит довольно безумно, учитывая, что кремний - такой хороший полупроводник, и учитывая, что миллионы людей потратили несколько поколений на
