1) Переход на возобновляемые источники энергии (ВИЭ) – солнце (в т. ч. гигантские солнечные электростанции, развернутые на орбите в космосе), ветер, естественные водные потоки (эти три "зелёных" ресурса часто именуют "WWS" – wind, water, sunlight). В 2015 г. инвестиции в возобновляемую энергетику в два раза превысили вложения в ископаемые источники энергии. В результате этой тенденции, к 2030 г. возобновляемая энергетика в структуре энергопотребления КНР и США займет 20 %, в Германии -35 %, а Норвегия и Дания обеспечивают почти 100 % своей внутренней потребности за счет "зелёной" энергии уже сегодня. Компания MHI Vestas в Дании объявила, что ее ветряная турбина установила мировой рекорд: за сутки она произвела около 216.000 киловатт-часа электроэнергии; это достаточно, например, чтобы обычная 100-ватная лампочка горела по восемь часов в день в течение 750 лет подряд. Согласно данным министерства энергетики США, стоимость "зеленого" киловатта энергии после 2020 года будет одинакова с "угольным". А ведь еще есть многие иные перспективы: например, водородная энергетика (реакция дейтерия и трития при миллионах градусов: [Д + Τ = Не + п]) – сейчас такие эксперименты успешно ведут в Германии (Институт Макса Планка) на термоядерном реакторе-стеллараторе Wendelstein-7-XA, где нагретая до 50 млн °С плазма сохраняла равновесие более 100 секунд. Учтите, что 10 г дейтерия, которые можно получить из 1000 л воды, и 15 г трития, которые могут быть получены из лития-б, достаточны, чтобы, будучи задействованными в термоядерном синтезе, обеспечить потребности в энергии одного человека на всю его жизнь – т. е. эти 10 г дейтерия могут заменить 25-30 тыс. тонн угля. Еще один путь – добыча на Луне и доставка на Землю изотопа гелий-3 и получение энергии по более "мягкой" реакции [Не + D = Не + р]. Запасов гелия-3 на поверхности Луны насчитывают до полумиллиона тонн. Одна тонна гелия-3 во время термоядерного синтеза равна сгоранию приблизительно 15 миллионов тонн нефти, т. е. этих запасов хватит для обеспечения жизнедеятельности людей еще как минимум на пять тысяч лет. К 2030 г. США, Китай и Индия обещают освоить "лунный гелий-3".
2) Превращение существующих и новых зданий (как промышленных, так и жилых) в мини-заводы по производству энергии (за счёт оборудования их солнечными батареями, мини-ветряками, теплонасосами, утилизаторами тепла и т. д.). Такие дома не будут нуждаться во "внешней" энергии (так называемый "нулевой дом" – "zero house"). Например, в Евросоюзе имеется около 200 млн зданий. Каждое из них может стать маленькой электростанцией, черпающей энергию из крыш, стен, тепла выходящих вентиляционных и
канализационных потоков, мусора. Так, исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории разработали новое поколение люминесцентных солнечных концентраторов (LSC) большой площади на основе синтеза сверхсовременных квантовых точек, которые они смогли внедрить в прозрачный полимер для захвата энергии солнца. LSC особенно привлекательны тем, что из них можно будет изготавливать фотоэлектрические окна, которые могут превратить фасады домов в большой местный генератор солнечной энергии. Третья технологическая революция для жилых и промышленных помещений – это мириады малых источников энергии от ветра, солнца, воды, геотермии, тепловых насосов, биомассы и т. д. В нескольких странах – Китае, США, ОАЭ – уже спроектировали и начали строить даже "нулевые небоскрёбы" – так, в Китае (Гуанчжоу) строится 300-метровый 70-этажный энергоэффективный небоскреб Pearl River Tower ("Башня жемчужной реки"), который задуман и спроектирован как "здание нулевой энергии", то есть, оно не будет потреблять электричество из внешней сети (за счет солнечных панелей, специальных ветровых турбин, утилизации всего, что возможно, и т. д.).
3) Развитие и внедрение технологий энерго-ресурсо-сбережения (как производственного, так и жилого секторов) – полная утилизация остаточных потоков и потерь электроэнергии, пара, газа, воды, любого тепла, пищевых потоков, полная утилизация промышленных и бытовых отходов и др. Так, потери электричества в сетях США составляют в среднем 6,5 % (это около 250 млрд кВт/час ежегодно!). Использование супер-высоковольтных (до 2000 киловольт постоянного тока) ЛЭП и замена традиционных металлических опор на подземные криогенные кабели позволят сократить потери до 1-2%. Далее, при полном переходе всего освещения на светодиоды ("blue", LED – light-emitting diode, SSL – solid-state lighting) – каждые 10 млн таких ламп вместо "ламп накаливания" позволят заменить один энергоблок АЭС или ГРЭС мощностью 1 МегаВт.
Кроме того, в США, Китае, Европе набирает обороты новый мультимиллиардный технологический рынок и формируется облик энергетики будущего, назвать это явление можно "энергетический Über". Если "Über" позволяет каждому водителю поработать 2-3 часа таксистом, то в сфере энергетики такой подход означает, что каждый домовладелец сможет продавать излишки энергии на открытом рынке. Один из ключевых принципов новой энергетики – распределенная генерация, т. е. энергия должна быть максимально доступна там, где она нужна; второй ключевой принцип – открытая сетевая структура рынка. В традиционном энергоукладе все роли чётко закреплены: есть производители энергии, есть сети, которые её передают и распределяют, есть потребители. В новой реальности все участники процесса могут и производить, и потреблять энергию. Роль в каждый момент времени определяется только балансом в энергосистеме. Это реализуется за счет интеллектуальных сетей и повсеместного использования накопителей энергии. Они не только сглаживают разницу между производством и потреблением, но и выполняют системные задачи и обеспечивают резервирование мощностей. "Уберизация" энергетики – это, безусловно, грандиозное направление энергосбережения!
Еще один важный ресурс: исследование Продовольственной и Сельскохозяйственной организации ООН (FAO UN) показало, что каждый год в мире выбрасывается или теряется 1,3 млрд тонн (!) или треть всех производимых для потребления продуктов питания. В развитых странах более 40 % потерь приходится на этапы розничной продажи и потребления (т. е. их в буквальном смысле выбрасывают в мусор либо магазины из-за истекшего срока годности, либо потребители из-за того, что попросту не успели их съесть). Сейчас появилось много non-profit организаций, забирающих такую еду из магазинов и др. мест для малоимущих.
Главное, нужно понимать, что затраты на экономию одного мегаватта энергии или одной тонны продуктов питания – в десятки раз меньше, чем для их нового производства и транспортировки!
4) Перевод всего автотранспорта (легкового и грузового) на электротягу (топливные элементы на сжатом или "связанном" водороде или мощный блок сверхъёмких электроаккумуляторов с быстрой перезарядкой; при этом электродвигатель будет встроен прямо в автомобильное колесо). В настоящее время в мире эксплуатируется свыше одного миллиарда ЛВС – двигателей внутреннего сгорания. При этом кпд ЛВС невысок – в среднем 25 %, т. е. при сжигании 10 л бензина используется "по прямому назначению" только 2,5 л. А вот средний кпд электропривода – 75 %, втрое выше ЛВС, а термодинамический кпд топливного элемента – и вовсе около 90 %. Практически все ведущие мировые автомобильные фирмы имеют хотя бы одну модель электромобиля: Toyota Rav4-EV, BMW-іЗ, Ford Focus Electric, Mercedes-Benz Electric Drive, Nissan Leaf, Chevrolet Volt, Renault Zoe, Citroen Berlingo и др. По итогам 2015 года спрос на электромобили в мире вырос на 60 %. Ученые США и Китая разрабатывают новые литий-кислородные аккумуляторы, которые, в отличие от популярных литий-ионных, используют для окисления кислород воздуха. Литий-кислородные аккумуляторы имеют плотность энергии в 10 раз выше, чем у литий-ионных; кроме того, литий-кислородные батареи могут быть в 5-6 раз компактнее, легче и дешевле существующих аналогов. На одном заряде электромобиль с литий-кислородной батареей проедет 650 км. Т. е. грядет "аккумуляторная революция".
Еще один революционный проект – "Беспилотный автомобиль", над которым сейчас работают практически все крупные автомобильные корпорации, а также Google. Перед беспилотным автомобилем открываются невероятно широкие перспективы. Только в США машина претендует на нишу с совокупной выручкой $2 триллиона в год. Технология "автобеспилотника" имеет реальный потенциал сохранить тысячи жизней и уберечь миллионы людей от травм, равно как высвободить для экономики сотни миллиардов долларов – за счет: а) снижения числа ДТП на 90 %; б) до 60 % экономии времени водителей и расхода топлива за счет оптимизации пути (такой автомобиль сможет безаварийно и оптимально водить даже "блондинка из анекдота"!). То есть только для США речь идет о 30.000 спасенных жизней в год, о примерно полутора миллионах предотвращенных травм и примерно о $500 миллиардах сэкономленных страховых и медицинских выплат, а также о вдвое меньших расходах на моторное топливо ежегодно. Также, беспилотным автомобилям не нужна парковка – на время занятости хозяина на службе его "беспилотник" поступит в аренду, например, к "Über" и будет возить других клиентов, зарабатывая деньги не только "Уберу", но и владельцу авто. Подумайте: мы добровольно отдали миллиарду автомобилей на планете лучшие участки в городах под парковки. А теперь мы сможем вернуть их и построить там жилые дома, торговые комплексы или разбить парки!