В США к 2050 году планируется вырабатывать на солнечных электростанциях до 70 % потребляемого в стране электричества (См. Приложение 5).
Проблема в том, что при сооружении солярно-термических электростанций сегодня используются такие токсичные материалы, как мышьяк, кадмий, селен (См. Приложение 9).
Вот уже четверть века учёные из Фрайбурга ищут разные способы использования этого дара небес. Было время, когда разработчиков ИСЭ, посмеиваясь, именовали не иначе как «сборищем сумасшедших экологов». А сегодня Институт солнечных энергосистем во Фрайбурге по праву считается мировым лидером прикладных исследований в солнечной энергетике. На международных конгрессах по проблемам альтернативной энергетики чуть ли не каждый пятый доклад читают сотрудники ИСЭ. Институту принадлежит мировой рекорд по достигнутому коэффициенту полезного действия солнечных элементов [7].
К 2050 году примерно половину потребляемой энергии Германия будет получать за счёт использования возобновляемых источников, а половину этих источников составят фотоэлектрические и солнечные тепловые электростанции, - говорится в отчёте, который представил правительству Германии бывший руководитель ИСЭ Иоахим Лутер (См. Приложения 10, 11). По мнению учёного, только используя солнечную энергию, человечество сумеет уменьшить возрастающие нагрузки на окружающую среду, вызванные ростом потребления ископаемых источников энергии – угля, нефти и природного газа [7].
Солнечные установки в Центре Масконе в Сан – Франциско обеспечивают электричеством 550 домов (См. Приложение 12). Подобные устройства в США вырабатывают 624, а в такой стране, как Германия, 28000 МВт электроэнергии [5].
Сегодня экологические начинания калифорнийцев находят всё новое применение. В винодельческом районе Напа – Вэлли виноградари устанавливают прямо среди лоз солнечные батареи. К северу от Сан-Франциско возник первый экологически чистый городок в США, где выбросы углекислоты в атмосферу не превышают одной десятой от среднего по стране уровня (См. Приложения 6,7). А в самом Сан-Франциско в парке Голден– Гейт выросла «Калифорнийская академия наук» - музей, крыша которого сплошь засажена растениями, распространёнными в Северной Калифорнии.
В сентябре 20006 года Калифорния приняла закон «О борьбе с глобальным потеплением», согласно которому к 2020 году выбросы углекислоты в Калифорнии должны быть сокращены на четверть [5].
В Силиконовой долине инвесторы вкладывают миллионы долларов в фирмы, производящие электричество из энергии солнца, ветра и воды (См. Приложение 8).
Экономика Калифорнии – десятая по величине в мире. В 2005 году Калифорния занимала двенадцатое место в мире по объёму выброса углекислого газа в атмосферу. В Китае, например 53 миллиона автомобилей, тогда как в одной только Калифорнии – 21 миллион [5].
Калифорния превратилась в лабораторию, в которой проходят проверку новейшие способы использования энергии [5].
RAEL@ERG, US Berkeley. Это сокращение означает «За возобновляемые источники энергии, группа по изучению энергии и ресурсов, Калифорнийский университет Беркли. Директор RAEL и руководитель ERG Дэн Кэммен считает, что самая главная проблема на свете – это энергия. «Энергия! Всё вращается вокруг энергии». Учёный и его единомышленники сравнивают Землю с гигантской электрической лампочкой. Всё в нашей жизни – часть этой лампочки: от кофеварки, которую мы включаем по утрам, до телевизора, который мы смотрим вечером. Потому что всё, что люди делают на земле, нуждается в энергии [5].
Так как человеку необходимо большое количество энергии, он сжигает много угля и нефти, выбрасывая в атмосферу много углекислого газа, что ведёт к повышению температуры на планете. Ежегодное потребление энергии на душу населения в такой стране, как США эквивалентно сжиганию 7, 8 тонны нефти, в Германии – 4, 2 тонны, в Китае – 1, 3 тонны. При этом многонаселённый Китай производит больше всего углекислого газа – около 24 процентов выбросов. За ним следуют США [5].
Чтобы человечество – лампочка горело, сегодня требуется 15 триллионов кВт/ч в год. Это 5 тысяч атомных реакторов. «В 2050 году человечество – лампочка будет расходовать уже 30 триллионов киловатт – часов, говорит Дэн Кэммен. – Потребление энергии удвоится» [5].
Губернатор Калифорнии Арнольд Шварценегер, поддержал закон «О борьбе с глобальным потеплением». Бывший Терминатор даже получил новое прозвище: Весёлый зелёный великан. Миллион крыш в Калифорнии предполагается оборудовать солнечными батареями, 200 тысяч солнечными коллекторами с нагревателями воды. 600 миллионов долларов были направлены в основанный в апреле 2008 года «Научно – исследовательский институт климатических проблем». Принятый «Стандарт низкоуглеродного топлива» требует использования менее вредного для климата горючего. Однако самый амбициозный проект это «Программа развития возобновляемых источников энергии», согласно которой к 2010 году не менее 20 процентов электричества в Калифорнии будут производиться из возобновляемых источников. Эти решения превратили дело защиты климата в бизнес [5].
Если 20 процентов электричества в Калифорнии будут производиться из возобновляемых источников, откроется огромный рынок для ветряных, солнечных и приливных электростанций. Возникнет потребность в солнечных генераторах, мощность которых будет сравнима с мощностью атомных реакторов. У одного из крупнейших производителей электричества уже есть три электростанции мощностью 500 мегаватт каждая, которые улавливают солнечный свет, с его помощью превращают воду в пар и таким образом получают ток. Одна электростанция производит больше энергии, чем все солнечные установки, находящиеся на крышах домов в США [5].
Проблема состоит в том, чтобы был достигнут предел эффективности вложений долларов в расчёте на ватт – эта величина будет сравнима с себестоимостью электроэнергии, получаемой из нефти.
Проекты автомобиля будущего также рождаются на западном побережье, в Калифорнии. В 2008 году здесь было куплено 650 родстеров «Тесла» - спортивных электромобилей, которые приводятся в действие 6800 ионно – литиевыми аккумуляторами. Цена машины 98 тысяч долларов. Ещё более футуристический вид у «Аптеры» - двухместной машины с тремя колёсами, которая заряжается от солнечных батарей на автостоянке (См. Приложение 16). Продано уже 1300 «Аптер», хотя рекламная компания вообще не велась. Многие в Калифорнии теперь предпочитают эту безвредную для окружающей среды машину [5].
41 – летний Шай Агасси, руководитель фирмы Project Better Place, предлагает: «Все автомобили надо заменить электромобилями. Как этого добиться? Тоже очень просто: воспользоваться принципом работы мобильных телефонов. Люди получают автомобиль, работающий от аккумуляторных батарей, по низкой цене или даже в подарок, но при этом подписывают контракт на определённую величину пробега. Да, наша фирма будет дарить автомобили, построит сеть заправок, вернее, зарядных станций, на которых каждый водитель сможет зарядить батареи своей машины или поменять их на новые. И всё это, включая экологический электрический ток, будет стоить не больше 35 американских центов за километр. Мы создаём новую транспортную экономику» [5].
Аналитика пересчитали составленный им бизнес – план Агасси, и пришли к тому же выводу, что и он: денег, которые в промышленно развитых странах уходят на вредный бензин, должно быть вполне достаточно, чтобы профинансировать его проект, особенно теперь, кода электричество научились получать из возобновляемых источников энергии.
По подсчётам Агасси, эксплуатация электромобиля в пересчёте на милю пробега стоит всего 7 центов, тогда как миля на автомашине с бензиновым двигателем обходится в 35 раз дешевле. За счёт этой разницы он и предлагает финансировать бесплатную раздачу электромобилей. Компания Project Better Place разработала специальную ионно – литиевую батарею, заряда которой хватает почти на двести километров, что вполне сопоставимо с пробегом обычного автомобиля на одной заправке бензином [5].
Учёный собрал на реализацию своей идеи 200 миллионов венчурного капитала. В Силиконовой долине нечасто вкладывают такие деньги в фирму, существующую только на бумаге. Один крупный производителей автомобилей уже намерен приступить к изготовлению электромобиля со сменным аккумулятором. Его испытания должны начаться в 2009 году, а к 2011 – му году в Израиле планируется создать полмиллиона пунктов подзарядки аккумуляторов для автомобилей. Эта инфраструктура станет образцом для других стран. Например, для Дании, где 18 процентов электрической энергии получают при помощи ветра. По ночам, когда ветер дует сильней, а электричества потребляется немного, ветряные установки станут заряжать электромобили. «Мы хотим свести потребление бензина к нулю», - говорит Шай Агасси [5].
В мире стремительно развивается рынок солнечных технологий. Всё больше стран принимают законы, направленные на развитие новой отрасли энергетики. В 2000 – 2005 годах производство солнечных элементов в Германии устойчиво прирастало в среднем на 80 процентов. Деньги в солнечные технологии принялись вкладывать и нефтяные концерны: BP Solar и Shell Solar активно производят фотоэлектрические батареи и элементы.
Солнечные элементы пока покрывают менее 0, 1 процента мировой потребности в электроэнергии. Если удастся существенно снизить стоимость фотоэлектрических модулей, то к 2050 году этот показатель должен вырасти до 25 [7].
Девяносто процентов солнечных элементов, производимых в мире, изготавливают из высокочистого кремния (См. Приложение 13). Степень его чистоты такова, что на один триллион атомов приходится, самое большее, один чужеродный. И хотя кремний - самый распространённый на Земле (после кислорода) химический элемент, на мировом рынке остро чувствуется дефицит кремния «солнечного» качества [7]. Вот почему главная задача, стоящая перед исследователями из ИСЭ, - научиться изготавливать более тонкие и эффективные солнечные элементы, уменьшая расход материала и одновременно повышая КПД.