С момента начала промышленной революции человечество стремилось найти всё более эффективные источники энергии, способные поддерживать растущие потребности экономики и общества. В течение более двухсот лет главным фактором ограничений в развитии являлось доступное первичное энергопотребление. Сегодня эта парадигма меняется под влиянием стремительного развития солнечной фотоэлектрической энергетики и накопления технологических знаний, которые позволяют не только производить дешёвую электроэнергию, но и трансформировать промышленность, отвечающую за наиболее энергоемкие процессы. Компания Terraform Industries выступает одной из ведущих сил в этой трансформации. Начав с амбициозной задачи синтеза природного газа из света солнца и воздуха, они постепенно расширили своё влияние, включая производство синтетического метанола – универсального жидкого топлива и химического сырья.
Эти продукты не только конкурируют с традиционными исходными материалами, но и дают толчок к переосмыслению всей цепочки поставок критических ресурсов. Ключевым исследованием на пути к пониманию эффективности нового подхода стала комплексная серия симуляций, охватывающих разнообразные географические зоны. Использование реальных данных о солнечном излучении с разрешением в пять минут позволило уточнить прогнозы по стоимости электроэнергии для различных промышленно-энергетических нагрузок. Эта методология позволила выявить оптимальные размеры солнечных панелей и аккумуляторов, а также определить эффективные стратегические режимы эксплуатации, учитывая сезонные и погодные колебания. Для операторов энергосистем, которые рассматривают возможность работы в полностью автономном режиме на основе солнечной энергии с аккумуляторным питанием, первостепенным становится вопрос – какой окажется реальная стоимость электроэнергии? Ответ зависит не только от солнечной активности региона, но и от характера нагрузки и оптимального использования оборудования.
В рамках исследования была разработана графическая модель, которая оценивает эффективные амортизированные затраты на мегаватт-час с учётом капитальных вложений на мегаватт. Результаты показали, что во множестве случаев системы солнечная энергия + батареи оказываются дешевле традиционных источников энергии. Такой феномен называют "зелёным дивидендом", когда инновации не обременяют потребителя дополнительными затратами, а наоборот – создают экономическую выгоду. При этом, достигая очень высокой надёжности, например, 99.9% использования, цены на электроэнергию растут, но остаются конкурентоспособными даже для высокозатратных объектов, вроде дата-центров для искусственного интеллекта.
Еще один интересный вывод заключается в разделении энергетических нагрузок на две категории: первая – низкозатратные, способные работать в режиме низкого и переменного использования без батарей, и вторая – высокозатратные, требующие батарей для поддержания высокой нагрузки. Это открывает новые возможности для оптимизации и адаптации промышленных процессов к специфике возобновляемых источников. Самая большая перспектива заключается в применении таких подходов к энергоёмким первичным отраслям промышленности. Речь идет о производстве товаров, эффективно работающих с простыми сырьевыми компонентами – воздухом, водой, минералами, доступными локально и в практически неограниченном количестве. Переработка таких материалов, особенно с использованием электрохимического восстановления оксидов, является самым энергоемким этапом во многих промышленных процессах.
Примерами таких процессов служат производство водорода, синтетического метана и метанола, коксование углерода и графена, аммиака, цемента, стали и различных цветных металлов. Для всех этих отраслей характерна высокая доля затрат энергии на химическое восстановление элементов, что делает их первостепенными кандидатами для перехода на солнечную энергию и электричество с низкой себестоимостью. Terraform Industries предлагает комплексную программу развития таких производств с использованием модульных энергоёмких процессов, способных работать с переменным режимом потребления электроэнергии. Адаптация существующих технологий для работы на масштабах порядка одного мегаватта, расположенных непосредственно рядом с генераторами солнечной энергии, позволяет снизить капитальные затраты в 10 раз по сравнению с традиционным промышленным оборудованием. Это происходит за счёт миниатюризации и стандартизации, что заменяет стройку крупномасштабных заводов серийным производством элементов.
Такая локализация производства несет с собой несколько ключевых преимуществ. Во-первых, она минимизирует риски, связанные с перебоями в глобальных цепочках поставок, что особенно актуально в современном мире с растущей геополитической нестабильностью. Во-вторых, снижает транспортные издержки и экологические издержки, связанные с перевозкой грузов на дальние расстояния. И, наконец, позволяет быстро масштабировать производство под конкретные региональные потребности, повышая общую устойчивость энергетической и промышленной систем. Отдельно стоит отметить вклад Terraform и в области прямого улавливания углерода (Direct Air Capture), где с помощью новых технологий можно провести кальцинацию — энергоёмкий процесс отделения CO2 от известняка — с использованием дешевой возобновляемой электроэнергии.
Это обеспечивает замкнутый цикл использования углерода и снижает углеродный след промышленности. Анализ перспектив различных энергоёмких отраслей подтверждает, что уже к 2031 году, а возможно и раньше, новые технологии, основанные на солнечной энергии, смогут достичь паритета по стоимости с классическими методами производства. По мере роста эффективности и снижение стоимости фотоэлектрических панелей и аккумуляторных систем, преимущество таких решений будет ещё более очевидным. Также нельзя не отметить, что не все энергоёмкие отрасли подходят для работы с переменной энергией. Например, производство бумаги и стекла в основном требует тепла, которое можно эффективно накапливать, а дата-центры из-за высокой стоимости оборудования не готовы к частым перебоям.
Тем не менее для целого корпуса химических и металлургических процессов переход на возобновляемую электроэнергию открывает беспрецедентные возможности. Таким образом, мы становимся свидетелями не просто перехода на возобновляемые источники энергии, а фундаментального изменения самой основы промышленной экономики. Это революция в способах производства, настройке заводов и организации энергетических систем. Вызовы теперь заключаются в разработке адаптированных процессов, позволяющих работать с более низкими капитальными затратами и переменной подачей энергии, а также в масштабировании этих технологий до промышленных объёмов. Terraform Industries, благодаря обширным исследованиям и амбициозной стратегии, занимает лидирующие позиции в разработке и внедрении таких решений.
