Без углекислого газа и атомной энергетики

План  энергетической политики США

Арджун Макхиджани, доктор философии[1]

Тройной мировой энергетический кризис возник в 70-е годы прошлого века. Сегодня этот кризис остро проявляется во всех трех областях:

1.                          Нарушение климата. Выбросы углекислого газа (CO₂) от сжигания ископаемого топлива являются основной антропогенной причиной серьезного нарушения климата, и продолжение этого процесса сулит очень серьезный и непоправимый вред мировой экономике, всем людям и существующим экосистемам.

2.                          Ненадежность нефтяных поставок. Быстрый рост мирового потребления нефти, а также внутренние и внешние конфликты в отношении стран-экспортеров приводят к колебанию цен на нефть и ненадежности поставок.

3.                          Ядерное распространение. Решение вопроса о нераспространении ядерного оружия отчасти подрывает распространение коммерческой ядерной технологии, которая предлагается в качестве основного способа сокращения выбросов CO₂.

После десятилетнего периода дискуссий необходимость решительных действий по сокращению выбросов CO₂  наконец признана во всем мире, в том числе и в США. Это в апреле 2007 года продемонстрировал Верховный суд США[2],  признав, что CO₂ -  загрязняющее вещество, а также конгресс США, приняв в связи с этим  большое количество законопроектов. Многие предложенные решения этой проблемы могли бы помочь США двигаться в правильном направлении, официально признавая и кодифицируя в законодательстве и правилах необходимость сокращения выбросов CO₂. Однако этого еще не достаточно. Более того, большинство предлагаемых решений скорее не подходят для выполнения задачи, а некоторые, например, распространение атомной энергии или повсеместное использование продовольственных культур для получения топлива, скорее, еще и добавят глобальных социальных, политических, а также  проблем  в сфере безопасности. Некоторые методы, например, производство биотоплива из индонезийского пальмового масла, способны даже усугубить выбросы CO₂ .

Наш отчет, кратко изложенный в этой статье  в журнале «SDA», изучает техническую и экономическую осуществимость в США экономики с нулевыми выбросами CO₂ без привлечения атомной энергии. Это следует понимать, как устранение всех, за исключением небольшого процента, выбросов CO₂ либо полного устранения выбросов с возможным удалением из атмосферы небольшого количества уже выделенного CO₂ . Мы намереваемся ответить на три вопроса:

·         Можно ли физически устранить выбросы CO₂ из энергетического сектора США без привлечения атомной энергии, у которой есть серьезные недостатки в системе защиты и другие слабые места?

·         Возможна ли экономика при нулевых выбросах CO₂ без приобретения у других стран квот на выбросы, то есть, прав на дальнейшие выбросы CO₂ в США?

·         Можно ли осуществить все вышесказанное за разумные деньги?

Переход к экономике с нулевыми выбросами CO₂ без атомной энергетики потребует беспрецедентной дальновидности и согласованности в региональной и национальной экономической политике, и во всех областях энергосистемы. Много из предложенного на федеральном и региональном уровнях, а также некоторые предложения в конгрессе уже направлены в нужное русло. Однако необходима четкая долгосрочная задача для того, чтобы добиться общей слаженности политических действий и установить критерий, по которому можно определять динамику ее решения.

Экономика при нулевых выбросах CO₂ без атомной энергетики не просто возможна – она необходима для защиты окружающей среды и экологической безопасности. Даже сам процесс нацеливания экономики на работу без  выбросов CO_2,  свободную от ядерной компоненты, и  первые уверенные шаги США в этом направлении уже в ближайшем будущем изменят мировую политику в области энергетики  и сделают США страной, которая скорее этим примером, чем пропагандой трезвость из-за барной стойки,  поведет за собой остальных.

……………………………………………………………………………………………………

Экономика при нулевых выбросах углекислого газа (CO₂) без атомной энергетики не просто возможна – она необходима для защиты окружающей среды и экологической безопасности.

……………………………………………………………………………………………………

В таблицах на  страницах 8-10 приводится общий план экономики с нулевыми выбросами CO₂ с приблизительными сроками, в которые технологии начнут применяться, а также рекомендации по научной работе, развитию и  демонстрации результатов .

Свод основных выводов данной работы читайте на последней странице статьи.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Вывод 1: Задача по достижению нулевых выбросов углекислого газа в экономике необходима для минимизации вреда, связанного с изменением климата.

            По мнению экспертов Межправительственной комиссии по изменению климата (Intergovernmental Panel on Climate Change), мировые выбросы CO₂ можно было бы сократить на 50-85 % от уровня 2000 года для того, чтобы ограничить повышение средней мировой температуры до 2-2,4 C^о от уровня предыдущих лет до периода промышленного развития. Сокращение в США выбросов CO₂ в общей сложности на 80% к 2050 году было бы совершенно недостаточным для достижения поставленной цели. В данном случае выбросы США остаются на уровне 2,8 метрических тонны на человека.

            Мировая норма выбросов CO₂ в этом случае сохраняла бы объемы выбросов в мире практически на таком же высоком уровне, как в 2000 году.[3] Напротив, если к 2050 году будет создана мировая норма выбросов, приблизительно эквивалентная норме на человека, наряду с сокращением мировых выбросов углекислого газа на 50%, возможно США придется сократить около 88% выбросов. Глобальное сокращение выбросов CO₂ на 85% означает, что для США оно составит 96%. Распределение выбросов в соответствии со стандартом совокупного исторического участия стран может быть еще более ужесточенным.

            Задача США по достижению нулевых выбросов CO₂ , которые могут  составлять нескольких процентов относительно выбросов  2000 года, необходима и обоснована для защиты глобального климата. К тому же, ее реализация обойдется недорого.

Вывод 2: Жесткое ограничение выбросов CO₂ , то есть установленный предельный уровень выбросов, который с каждым годом снижается до нулевой отметки, помогло бы  крупным потребителям ископаемого топлива мягко и постепенно отказаться от выбросов углекислого газа. Однако бесплатные разрешения на выбросы, квоты на нереализованные выбросы, разрешающие выбросы для одних за счет их сокращений у других предприятий или стран[4], или международная торговля квотами, в особенности с развивающимися странами, у которых нет выбросов CO₂, способны подорвать и разрушить задачу системы. Необходимо ввести физическое ограничение, основанное на системе мер, при соответствующем строгом соблюдении.

Жесткое ограничение на выбросы CO₂ рекомендуется ввести для крупнейших потребителей ископаемого топлива. Для них определено ежегодное потребление в 100 миллиардов Британских тепловых единиц (Бте) энергии или более, что эквивалентно потреблению поставляемой электроэнергии примерно 1000 домами. При таких условиях потребители, имея на то финансовые средства, могут следить за рынком, приобретать и продавать, а также определять наиболее подходящее время для инвестиций в технологии по сокращению выбросов CO_2, соотнося это с выгодой от приобретения кредитов. Это могло бы покрыть примерно две трети потребления ископаемого топлива. Сюда не входит потребление топлива частными автомобилями, жилищное и незначительное коммерческое потребление природного газа и нефти для отопления, а также другие виды подобного небольшого потребления ископаемого топлива. Переход к новой системе в этих областях можно было бы реализовать  с помощью норм эффективности, норм по выбросам выхлопных газов и других стандартов, установленных и осуществленных федеральным правительством, властями штатов и органами местного самоуправления. Данная статья не рассматривает вопрос о налоговых сборах, возможно, за исключением налогов на новые автомобили, эксплуатация которых приводит к нормам выбросов ниже средних. С каждым годом такое ограничение необходимо ужесточать и до 2060 года довести до нулевой отметки. Досрочное выполнение плана возможно только с учетом ситуации с воздействием на климат и развития технологий.

            Ежегодные доходы, которые могло бы получать правительство от реализации квот на выбросы, составляли бы примерно от 30 до 50 миллиардов долларов США в год на протяжении почти всего переходного периода, поскольку цена на разрешения выбросов CO₂ может расти по мере сокращения снабжения. Эти доходы могли бы пойти на смягчение перехода к новой системе на всех уровнях – местном, региональном, федеральном, – а также на демонстрационные проекты, исследования и разработки.

Вывод 3: Надежный сектор электроэнергетики с нулевыми выбросами углекислого газа осуществим без применения атомной энергии или ископаемого топлива.

Материальная база США по возобновляемым источникам энергии  большая и практически неиспользована. Доступные ресурсы ветровой энергии в двенадцати штатах Среднего Запада и Скалистых гор примерно в 2,5 раза превышают все производство электроэнергии в США. Северная Дакота, Техас, Канзас, Южная Дакота, Монтана и Небраска – у каждого из перечисленных штатов потенциал ветровой энергии превышает объемы электроэнергии, генерируемой всеми 103 АЭС в США. Ресурсы солнечной энергии только у одного процента из всей территории США примерно втрое превышают ветроресурсы, если ее получение сосредоточено в областях с высокой концентрацией солнечного света на юго-западе и западе страны.

            Одни только крыши парковок и зданий в США способны обеспечить подавляющую часть объемов энергоснабжения страны. Преимуществом этого является отсутствие необходимости в расширении линий электропередачи (ЛЭП), хотя возможно нужно некоторое улучшение инфраструктуры распределения. Начало уже положено. Военно-морские силы США имеют установку мощностью 750 киловатт, которая расположена в одной из парковочных зон в городе Сан-Диего, где есть крытые места для стоянки более 400 автомобилей и много свободного места для увеличения генерирования электроэнергии (см. фотографию на обложке).

……………………………………………………………………………………………………...

Полное устранение выбросов CO₂ может быть выполнено уже к 2040 году. Отказ от атомной энергии может также произойти в это время

……………………………………………………………………………………………………...

            Энергия ветра уже сегодня  экономичнее атомной. За последние два года затраты на солнечные элементы снизились  до того уровня, что установки средней мощности, похожие на установку с фотографии на первой странице журнала, стали экономичны в солнечных областях страны, поскольку энергоснабжение с их помощью происходит главным образом в часы пиковых нагрузок.

            Основной проблемой ветровой и солнечной энергий являются перебои. Уменьшить перебои энергии можно, совокупно интегрировав энергию ветра и солнца в единую энергосистему, например, энергия ветра зачастую увеличивается по ночам. Географическое разнообразие также снижает непостоянство каждого источника энергии в отдельности и совокупности. Интеграцию этих двух источников энергии в единую энергосистему, степень которой составит примерно около 15 % от общей выработки энергии (что не так мало по сравнению с сегодняшней долей атомной электроэнергии), можно реализовать без серьезных затрат или технических проблем с имеющейся технологией, если будут предприняты соответствующие меры по оптимизации.

            Солнце и ветер также следует объединить с гидроэнергетикой, которую можно использовать при низкой или нулевой генерации ветровой энергии. Это уже применяется на северо-западе страны. Проблемы высвобождения воды для промысловых целей можно решить, объединив все три источника с запасами природного газа. Из-за высоких цен на природный газ экономически выгоднее использовать парогазовые установки комбинированного цикла в качестве резервной мощности и резерв вращения для ветровой энергии, а не для промежуточной или базовой ее выработки. Другими словами, при высокой стоимости природного газа такие установки могли бы некоторое время оставаться экономически бесполезными и служить дополнением к ветровой энергии. Сжатый воздух может также использоваться для хранения энергии в сочетании с этими источниками. Эти способы генерирования или хранения энергии не требуют разработки новых технологий.

            Базисную мощность можно получить за счет геотермальной электростанции и электростанции, работающей на синтетическом топливе из биомассы. В период промежуточных нагрузок в вечернее время можно использовать солнечные тепловые электростанции с возможностью аккумулирования тепловой энергии на несколько часов.

            Наконец, новые аккумуляторные батареи могут запускать так называемые подключаемые гибриды (т.е. гибридные автомобили) и электромобили, которыми владеют автотранспортные парки или которые занимают большие автомобильные парковки с относительно дешевым содержанием. Ионно-литиевые батареи, созданные по нанотехнологии, которые уже запущены в производство американской компанией «Altairnano», могут работать до глубокой разрядки намного дольше, чем это необходимо для эксплуатации автомобиля в течение всего срока службы (в 10 000 – 15 000 раз дольше по сравнению с 2000 раз соответственно).

            Поскольку функциональность аккумуляторной батареи намного превышает циклы зарядки и разрядки, необходимые для работы самого автомобиля, передвижные аккумуляторы могли бы стать очень дешевым источником хранения энергии, который можно применять в системе подключения автомобилей к энергосети (“vehicle-to-grid system”, далее V2G). При такой системе припаркованные машины подключались бы к энергосистеме с возможностью зарядки и разрядки в зависимости от состояния потребности энергосистемы в энергии и заряда батареи в автомобиле.

            На Рисунке 2 страницы 4 изображен вариант структуры единой энергосистемы. Имеются большие объемы резервной мощности. Это позволяет комбинировать ветровую и солнечную электроэнергию для обеспечения половины или более половины всех объемов электроэнергии, не ставя под угрозу надежность системы. Подавляющую часть резервных мощностей могли бы обеспечивать станции длительного хранения и /или система V2G , а также электростанции комбинированного цикла, работающие на топливе из биомассы. Дополнительные запасы энергии могла бы обеспечивать теплоаккумулирующая система, связанная с солнечными тепловыми электростанциями. Применение гидроэнергетики можно оптимизировать за счет других источников накопления энергии и резервных мощностей. Ветровую энергию также можно дополнять пневмоаккумулирующей энергетической установкой, где используется сжатый воздух для снижения потребления метана в установках с комбинированным циклом.

            При правильной комбинации технологий вполне возможно постепенно отказаться и от применения угля наряду с атомной электроэнергией. Однако мы признаем, что отдельные технологии, которые на сегодняшний день являются передовыми, могут впоследствии не развиваться, как нам теперь кажется. Поэтому, было бы вполне разумно иметь запасной план. Поглощение углекислого газа, который выделяют электростанции, работающие на угле, возможно выполнить при разумных затратах, если эти электростанции будут использоваться с так называемой технологией комбинированного цикла с интегрированной газификацией (IGCC). Поглощение и изоляция углекислого газа также могут потребоваться для удаления CO₂ из атмосферы, при необходимости с помощью биомассы.[5]

            В таблицах на страницах 8-10 дана подробная схема системы и приблизительный график внедрения технологий с небольшими комментариями по затратам на основные составляющие базового сценария IEER. Базовый сценарий IEER описывает общие комбинации технологий и правил, которые помогли бы осуществить переход к экономике с нулевыми выбросами CO₂ без ископаемого топлива или атомной энергетики к 2050 году. Мы рекомендуем запрещать строительство новых электростанций, работающих на угле и не использующих технологию поглощения углекислого газа, поскольку возведение новых электростанций на этом этапе может впоследствии повлиять на  рост разрешений на выбросы CO₂ и /или повышение затрат на технологии поглощения CO₂ .

            Полное устранение выбросов CO₂ может быть выполнено уже к 2040 году. Отказ от атомной энергетики может также произойти в это время. Устранение выбросов CO₂ и вытеснение атомной энергетики в более ранние сроки зависят от технологического прорыва, например, в высокой производительности солнечного водорода. Если возникнут серьезные трудности в технологических предположениях, например, если не удастся внедрить систему V2G в течение запланированного времени (в крупном масштабе - примерно через 15-20 лет), тогда могут понадобиться такие технологии, как совместное сжигание природного газа с биомассой или даже небольших объемов угля с биомассой, а также изоляция CO₂. В этом случае срок перехода к экономике с нулевыми выбросами CO₂ может отодвинуться приблизительно до 2060 года.

            Рисунок 3, представленный ниже, демонстрирует поставляемую энергию для окончательного применения в базовом сценарии IEER (потери при получении электроэнергии и биотоплива не учитываются), показывая приблизительную модель постепенного включения новых видов топлива и постепенное вытеснение ископаемого топлива и атомной энергии. Здесь также показана роль в снижении выбросов углекислого газа при выполнении требований установки системы электрозарядки транспорта. Для этого уже есть коммерческие коммуникационные технологии, проводные или беспроводные.  Небольшая доля от общего количества автотранспорта (всего несколько процентов) могла бы обеспечить достаточные объемы резервной мощности для стабильной работы хорошо разработанной единой энергосистемы, основанной на возобновляемых источниках энергии, включая биомассу и геотермальную энергию. Здесь также показана эффективность энергии по сценарию «обычного развития». Базовый сценарий рассматривает переход к экономике с нулевыми выбросами CO₂ без атомной энергетики к 2050 году.

            На рисунке 4, ниже, показана соответствующая система производства электроэнергии. Небольшие спады на графике, за которыми следуют показатели роста, отражают ускоренный рост эффективности, который предполагается в связи с массовым внедрением электромобилей.

Вывод 4: Применение атомной энергии вызывает риск распространения ядерного оружия, возникновения терроризма и серьезных аварий. Оно осложняет проблему с ядерными отходами, оставляя энергосистему навсегда уязвимой и ненадежной, а этого можно избежать.

            Коммерческая ядерная технология пропагандируется, в том числе правительством США, как один из методов сокращения выбросов CO₂. При участии России США также продвигает план ограничения коммерческого обогащения урана и репроцессинга плутония для стран, которые уже занимаются этим. (В результате обоих этих процессов можно получить материалы, применяемые в производстве ядерного оружия). Это явная попытка изменить Договор о нераспространении ядерного оружия (ДНЯО), не прибегая к работе со странами-участницами по внесению в него поправок. Эти предложения подорвут суть договора, который предоставляет странам, не обладающим ядерным оружием, «неотъемлемое право» на коммерческую ядерную технологию. В любом случае, «неядерные» государства вряд ли согласятся с предложенными ограничениями.

            Не трудно понять, что повышенный интерес к атомной энергетике – это, по крайней мере, половина пути к обретению ядерного потенциала. Например, Совет по сотрудничеству стран Персидского залива, куда входят Бахрейн, Кувейт, Оман, Катар, Саудовская Аравия и Объединенные Арабские Эмираты, указывая на Иран и Израиль, заявил, что он открыто приобретет гражданскую ядерную технологию. В своем выступлении министр иностранных дел Саудовской Аравии принц Сауд аль-Фейсал (Saud Al-Faisal) заявил прессе: «Это не угроза…Мы делаем это публично». Он также указал на ядерный реактор Израиля, который применяется для получения плутония с целью увеличения ядерного арсенала страны, назвав это «настоящим грехом». В то же время министр настаивал на том, чтобы регион был свободен от ядерного оружия.[6]

            Интерес к коммерческому репроцессингу может возрасти в результате политики правительства США. Проблемы переработки уже пугают. Например, Северная Корея использовала коммерческую атомную электростанцию и завод по переработке для получения плутония для  ядерного арсенала страны.

            Помимо ядерных держав, около трех десятков стран, в том числе Иран, Япония, Бразилия, Аргентина, Египет, Тайвань, Южная Корея и Турция, имеют технологические возможности для изготовления ядерного оружия. США крайне важно показывать пример другим странам и добиваться необходимых сокращений выбросов углекислого газа, не прибегая к использованию атомной энергии. Большее использование атомной энергии может превратить ядерное распространение из проблемы сложной в практически неразрешимую.

            Даже сегодняшнее количество атомных электростанций и инфраструктур создало напряженную обстановку между ядерным нераспространением и правами, которые имеют страны по ДНЯО на получение ядерной технологии. Увеличение количества АЭС потребовало бы больше заводов по обогащению урана притом, что лишь один такой завод в Иране обострил политическое напряжение и угрозу безопасности во всем мире до такой степени, что является основной причиной колебания цен на нефть на спотовом рынке. К тому же существует угроза терроризма, поскольку атомные электростанции уже объявлены его мишенями. И было бы неразумно умножать их.

            Проблема ядерных отходов стала препятствием на пути к решению вопроса. Увеличение количества атомных электростанций может только усугубить проблему. В США это скорее вызовет необходимость в строительстве второго хранилища под ядерные отходы, а может быть и третьего, хотя и с первым хранилищем в ядерном комплексе «Юкка Маунтин», штат Невада, есть  серьезные проблемы. Ни одна страна пока не смогла решить сложные долгосрочные проблемы в области здравоохранения, экологии и безопасности, связанные с отработанным ядерным топливом или высоким уровнем утилизации ядерных отходов, в то время как официальные оценки рисков воздействия радиационного облучения  продолжают расти.[7]

            Наконец еще с начала 1980-х годов Уолл-стрит была и остается скептически настроенной к атомной энергетике из-за ее дороговизны и рисков. Поэтому по прошествии более полувека с того момента, как тогдашний председатель Комиссии по атомной энергии США (Atomic Energy Commission) Льюис Страус (Lewis Strauss) заявил, что атомная энергия будет «слишком дешевой, чтобы считать», ядерная отрасль все еще продолжает обращаться к правительству за кредитными гарантиями и прочими субсидиями. Область страхования ничем не лучше. Та довольно ограниченная система страхования, которая существует, абсолютно не имеет официальных оценок ущерба, который мог бы возникнуть в результате серьезнейших аварий. Практически вся она находится под контролем государства.

Вывод 5: Применение высокоэффективных энергетических технологий и проектирование сооружений, которые на сегодняшний день общедоступны, может значительно облегчить переход к экономике с нулевыми выбросами CO₂ и сократить затраты на нее. Ежегодный рост эффективности на единицу внутреннего валового продукта (ВВП) на два процента относительно последних тенденций, привел бы к ежегодному спаду энергопотребления на один процент при условии ежегодного роста ВВП на три процента. Это вполне возможно для имеющейся технологической производительности.

            Еще до первого энергетического кризиса 1973 года всем было известно, что рост энергопотребления и экономический рост, выраженный внутренним валовым продуктом (ВВП), шли рука об руку. Но вскоре после кризиса энергетическая картина США радикально изменилась, а рост экономики был достигнут за десять лет без энергетического развития.

            С середины 90-х годов темп роста энергетики был примерно на два процента ниже темпов роста ВВП, несмотря на отсутствие государственного политического курса, направленного на значительное повышение энергетической эффективности. Например, жилые и промышленные здания можно построить по имеющейся сегодня технологии, используя лишь от трети до десятой части средних объемов сегодняшнего энергопотребления на квадратный фут. В качестве другого примера отметим, что промышленное потребление электроэнергии в США осталось примерно на уровне середины 70-х годов, даже когда производство увеличилось.

            Наши исследования показывают, что ежегодное потребление поставляемой энергии (то есть, не учитывая потери электроэнергии и биотоплива при их получении) можно сокращать примерно на один процент в год при соблюдении показателей экономического роста, предусмотренных официальными энергетическими проектами.

Вывод 6: Биотопливо, которому отводится большое значение, могло бы стать ключевым способом перехода к экономике с нулевыми углеродными выбросами без серьезных побочных эффектов для экологии или, наоборот, нанести значительный косвенный вред экологии либо даже стать крайне опасным для окружающей среды и увеличить выбросы парниковых газов. Результат будет зависеть, главным образом, от выбранной политики, государственных поощрений, а также научных исследований и разработок, как общественных, так и частных.

Биодизельное топливо и этанол из продовольственных культур могут причинить и причиняют социальный, экономический и экологический вред, в том числе приводят к росту цен на сельскохозяйственные культуры, чрезмерной эксплуатации земли, на которой бедная часть населения развивающихся стран ведет натуральное хозяйство или использует ее под пастбище, а также приводят к выбросам парниковых газов, которые в большей степени или полностью сводят на нет эффект применения солнечной энергии в составе биотоплива. Наряду с тем, что оба вида топлива могут сократить импорт нефти, этанол из кукурузы и биодизельное топливо из пальмового масла – это два ярких примера дискредитации методов применения биотоплива, которые уже создали подобные проблемы еще на средних уровнях производства.

Например, применение ради возобновляемой энергии пальмового масла в Европе для биодизельного топлива усугубило проблему выбросов CO₂ из-за пожаров на торфяниках, которые уничтожаются в Индонезии - основном производителе пальмового масла. Быстрый рост производства этанола из кукурузы уже отчасти виновен в повышении цен на маисовые (кукурузные) лепешки в Мексике. Далее. Поскольку этанол из кукурузы мог бы снизить импорт нефти, его влияние на сокращение парниковых выбросов было бы в лучшем случае незначительным из-за энергоемкости производства кукурузы и этанола, а также благодаря использованию больших объемов искусственного удобрения, которое также вызывает выбросы других видов парниковых газов (в особенности, закись азота). Все субсидии на производство топлива на основе сельскохозяйственных культур необходимо отменить.

            Наоборот, биомасса с высокой эффективностью поглощения солнечной энергии (~5 процентов), например, культивация микроводорослей в окружающей среде с повышенным углекислым газом, может сформировать большую часть энергоснабжения как для выработки электроэнергии, так и для обеспечения жидким и газовым топливом транспортной и промышленной отраслей. Доказано на практике, что в дневное время микроводоросли поглощают более 80% выбросов CO₂ от электростанций и могут использоваться для получения до 10 000 галлонов жидкого топлива на акр в год. Некоторые виды водорослей, например, водные гиацинты, обладают такой же эффективностью поглощения солнечной энергии и могут расти в сточных водах, став частью комбинированных водоочистных и энергообразующих систем.

            На рисунках 5 и 6 на странице 11 показаны два основных примера биомассы, где потенциал поглощения солнечной энергии составляет примерно 5% - приблизительно в десять раз выше поглощения кукурузной культурой, включая злаковые и сельскохозяйственные отходы. Электростанция на угле «NRG Energy» в Луизиане, используется корпорацией «GreenFuel Technologies» для полевых испытаний. Эта электростанция является потенциальным местом для строительства коммерческой биореакторной системы на водорослях, которая бы использовала выбросы CO₂ от завода в биодизельном топливе или этаноле.

            Водные гиацинты, изображенные на рисунке 6, используются для очистки сточных вод благодаря своему быстрому росту и способности всасывать большие объемы нутриентов. Их производительность в тропическом и субтропическом климате сопоставима с микроводорослями – до 250 метрических тонн на один гектар в год. Их можно использовать в качестве биомассового сырья для производства жидкого и газового топлива.

            У луговой травы средняя производительность, однако, ее можно выращивать на малоплодородной земле способами, позволяющими накапливать углекислый газ в почве. Поэтому такую технологию можно использовать как для производства возобновляемого топлива, так и для удаления CO₂ из атмосферы.

Наконец, солнечную энергию можно использовать для получения водорода; этот метод может стать очень перспективным для перехода к водороду, как основному источнику энергии. В эти технологии входят производство фотоэлектрохимического водорода с применением устройств, очень похожих на солнечные элементы, расщепление воды при высокой температуре на водород и кислород с помощью солнечной энергии, а также преобразование биомассы в угарный газ и водород в  газификационной установке. Для получения водорода можно также использовать специальные водоросли в высокорегулируемой среде и систему брожения биомассы.  Некоторые технологии позволяют одновременно производить энергию, продовольствие и лекарства. Из-за нехватки финансирования движение вперед идет намного медленнее, чем могло бы. На рисунке 7 страницы 12 показано прямое получение водорода из солнечной энергии с помощью водорослей, отделенных от содержания серы.

Вывод 7: Значительного сокращения выбросов CO₂ можно добиться без взимания штрафов за перерасход энергии (как, например, в случае с энергосберегающим освещением и холодильниками). Затраты на удаление остальных выбросов CO₂ от использования ископаемых видов топлива, вероятно, составят от 10 до 30 долларов за метрическую тонну CO₂.

В таблице 1 на странице 12 показаны приблизительные расчеты затрат на устранение выбросов CO₂ от электроэнергетического сектора с применением различных технологий. Они основаны на ценах на энергоносители от 2004 года. По ценам на 2007 год (около 8 долларов за один миллион британских тепловых единиц (Бте) природного газа и почти 9 центов за один киловатт-час (кВт/ч) электроэнергии, усредненные значения по всем областям) эти затраты могли быть ниже.

Далее. Влияние роста затрат по снижению выбросов CO₂ на общую стоимость энергетических услуг достаточно невелико, чтобы общая доля ВВП, выделенная на подобные услуги, оставалась бы примерно на нынешнем уровне, который составляет 8 процентов или, возможно, снизится. Эта доля с 1970 года варьируется, в основном, между 8 и 14%, достигнув своего предела в 1980 году. В конце 90-х она быстро снизилась примерно до 6%, когда произошел резкий обвал цен на нефть, достигнув в 1998 году низкой отметки примерно в 12 долларов за баррель.

Таблица 2 на странице 12 показывает общие расчеты цен на энергоносители и инвестиционные затраты для жилого и коммерческого секторов в показателях влияния на ВВП. Приняты в расчет более низкое энергопотребление для одного жилого дома и на один квадратный фут, необходимость более крупных инвестиций, а также чуть более высокие ожидаемые цены на электроэнергию и топливо по базовому сценарию IEER. Суммарная оценка влияния на ВВП сокращения энергопотребления жилым и коммерческим секторами с помощью повышения эффективности и абсолютного перехода на возобновляемые источники энергии является незначительной и находится в пределах колебаний в расчетах.

Предполагается, что общий ВВП  для энергетических услуг во всех секторах по базовому сценарию IEER останется примерно  8% или меньше.  Для домовладельца нового жилья рост себестоимости, в том числе увеличение выплат по ипотеке, составляли бы приблизительно 20-100 долларов в месяц; последние составляют менее 0,7% от планируемого среднего семейного дохода в 2050 году.

Вывод 8: Переход к экономической системе с нулевыми выбросами углекислого газа может быть выполнен таким способом, который бы соответствовал местному экономическому развитию в областях, где сегодня производят ископаемые виды топлива.

Сегодня ископаемые виды топлива в основном производят в Аппалачском регионе на юго-западе и западе страны, а также на небольшой части в штатах Среднего Запада и Скалистых гор. Эти области также щедро наделены основными возобновляемыми источниками энергии – солнцем и ветром. Таким образом, получается, что федеральная, региональная политика и политика штатов, направленная на то, чтобы помочь рабочим и местному населению перейти на новые отрасли промышленности, осуществима без более серьезного физического вмешательства по перемещению людей или общественного надлома, который произошел в Соединенных Штатах после второй мировой войны. Считается, что в основном тогда это случилось из-за перемещения и закрытия промышленных предприятий, что создало трудности для местного населения и рабочих. Часть финансовых средств, полученных от продажи разрешений на выбросы углекислого газа, должны быть направлены на снижение подобного  общественного надрыва. Например, применение технологий по поглощению CO₂, в особенности удержание CO₂ от действующих электростанций на ископаемом топливе с помощью микроводорослей, может способствовать созданию новых отраслей промышленности и рабочих мест именно в тех регионах, где вытеснение ископаемого топлива сильно ударило бы по местной экономике. Государственная политика и финансовые вливания могут гарантировать создание новых хорошо оплачиваемых рабочих мест в энергетическом секторе для местного населения.