Нулевые выбросы к 2045 году: шансы и риски для Калифорнии

Калифорния, согласно закону от 2022 года, обязана достичь нулевого уровня выбросов парниковых газов к 2045 году, а в последующие годы – и вовсе отрицательных. Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что эта амбициозная цель достижима, но потребует быстрых и решительных действий, а также внедрения прорывных технологий для секторов, которые трудно поддаются декарбонизации. Штату предстоит не только полностью перевести на чистую энергию легковые автомобили и электросети, но и грузовики, поезда, самолеты, сельское хозяйство и промышленность.

Исследовательская группа создала новую экономическую модель, которая прогнозирует уровень выбросов и затрат для различных сценариев достижения углеродной нейтральности. Согласно прогнозам, к 2045 году Калифорнии потребуется 170 гигаватт новых генерирующих мощностей и 54 гигаватта систем хранения энергии. Это колоссальный рост по сравнению с нынешними 80 гигаваттами, необходимый для электрификации транспорта, зданий и промышленности, которые сегодня работают на ископаемом топливе. Такое расширение энергосистемы понадобится даже с учетом ожидаемого роста энергоэффективности.

Работа, опубликованная в журнале Energy Policy, предлагает детальную дорожную карту, разделенную на три этапа. Первый этап предполагает сокращение выбросов наполовину за счет уже существующих коммерческих технологий. Еще 25% сокращения могут обеспечить технологии, проверенные на пилотных проектах, но требующие масштабирования и снижения стоимости. Оставшаяся четверть зависит от изобретений, которые пока находятся на стадии лабораторных исследований.

«Одним из ключей к успеху станет создание энергосистемы с нулевыми выбросами, использующей комбинацию солнечной, ветровой энергии, аккумуляторов и надежных чистых источников, таких как природный газ с улавливанием и хранением углерода или атомная энергетика», – заявила старший автор исследования Салли Бенсон, профессор Стэнфордской школы устойчивого развития Doerr.

Примерно половину пути к цели можно пройти с помощью уже доступных решений. К ним относятся возобновляемая генерация, аккумуляторы для хранения энергии, электрические легковые автомобили, тепловые насосы и установки для производства метана из сточных вод, навоза и органических отходов. Однако их широкому внедрению мешают серьезные административные и логистические барьеры: длинные очереди на подключение новых мощностей к сети, запреты на строительство со стороны местных властей и нестабильность федеральных налоговых льгот.

Следующие 25% сокращения выбросов связаны с технологиями на ранней стадии коммерциализации. Сюда входят тяжелые грузовики с нулевым выхлопом, перевод промышленности на чистое электричество и зеленый водород, а также улавливание и хранение углерода (CCS) – технология, при которой CO2 захватывается непосредственно на источнике, например, на электростанции или заводе, и закачивается глубоко под землю. Для таких секторов, как производство цемента и нефтепереработка, CCS может оказаться наиболее жизнеспособным вариантом в среднесрочной перспективе.

Последние 23% сокращений зависят от технологий, которые все еще находятся в разработке. Это декарбонизация самолетов, поездов и судов, создание новых хладагентов с низким воздействием на климат и, что особенно важно, технологии удаления углекислого газа (CDR) непосредственно из атмосферы. Модель показывает, что к 2045 году Калифорнии потребуется ежегодно удалять и хранить от 45 до 75 миллионов тонн CO2. «Если нулевые выбросы к 2045 году являются обязательным условием, то потребуются огромные объемы CDR», – подчеркивает соавтор исследования Сара Зальцер. Существующие методы, такие как прямое улавливание из воздуха, пока остаются чрезвычайно дорогими и энергозатратными.

Исследователи рекомендуют ряд политических мер, включая упрощение процедур для строительства новых электростанций, линий электропередачи и систем хранения энергии. По их мнению, достижение нулевых выбросов – это «не столько проблема затрат, сколько проблема своевременного доступа к необходимым технологиям и создания социальной, политической и экономической среды для их быстрого и широкого внедрения».