До начала индустриализации в XIX веке мир почти исключительно полагался на преобразованную солнечную энергию. Это была энергия сжигаемых дров и «лошадиная сила» – сила мышц. До Первой мировой войны большие города, такие как Париж, были переполнены лошадьми и страдали от огромного загрязнения, которое это влекло за собой. Для подачи воды и помола зерна использовались ветряные и водяные мельницы. Они были популярны во всей Европе, США и Китае. Шесть миллионов водяных насосов, работающих от ветряного привода, использовались в Соединенных Штатах в 1880-х годах, тогда как тысячи и тысячи ветряных мельниц мололи зерно и качали воду в Дании. Ветер занимал лидирующие позиции в области морского транспорта, так как большинство судов ходили под парусами.

Первые паровые двигатели топились дровами, а для первых двигателей внутреннего сгорания приходилось покупать спирт в аптеке. Но это длилось недолго. Первый массовый прорыв в глобальные энергетические рынки совершил уголь.

Интересно, что все формы солнечной энергии, которые мы используем сегодня, были уже хорошо известны в то время, хотя и оставались в стороне – технология их массового производства для тех времен была слишком сложна. Например, солнечный фотоэффект был получен в лабораторной практике – изобретатель Чарльз Фриш создал первые работающие селеновые элементы в 1883 году. Он покрывал селен настолько тонким слоем золота, что тот становился прозрачным для света и получил эффективность преобразования энергии между 1 и 2 %. Вернер фон Сименс, один из отцов индустриализации в Германии, хорошо понимал потенциал этого изобретения, так как воспроизвел опыты Фриша. Поскольку уголь уже тогда считался загрязнителем, распространяющимся вместе с развертыванием промышленной революции, Августин Мушо (Augustin Mouchot) с 1860-х годов применял концентраторы солнечной энергии с целью замены угля. Его можно считать отцом технологии CSP, которую мы обсуждали выше. Уже в 1866 году он сумел продемонстрировать императору Наполеону III механический паровой двигатель, в котором использовал зеркала для производства пара. На Всемирной выставке 1878 года в Париже его печатная машина и холодильник, работающие на паровом приводе, запитанном от солнечного концентратора, получили золотую медаль и колоссальный успех у публики.

Электричество начало входить в практику с 1882 года, но первые электрогенерирующие ветровые турбины были изобретены в Соединенных Штатах и Дании в самом конце XIX века и им потребовалось много времени для развития. Мы вернемся к теме ветра несколько позже.

Уголь для производства чугуна и стали, генерация пара для получения механической энергии в новых отраслях промышленности, запрос на локомотивы от быстро развивающихся железных дорог способствовали все большему ускорению роста использования угля. К концу XIX века мировое потребление угля увеличилось практически с нуля до 500 млн т в год. Уголь стал первым кандидатом на исчерпание из ископаемых видов топлива. В новом бизнесе, производстве электроэнергии, который появился к концу XIX века, нашлось дополнительное место для использования угля – во всех новых электростанциях.

Потребовалось еще 40 лет для увеличения использования угля вдвое – до 1 млрд т в год к 1940 году. А еще сорок лет спустя, в 1980 году, потребление угля выросло еще втрое и достигло 3,7 млрд т в год. В конце концов к 2000 году эта величина составила 5,4 млрд т, т. е. возросла более чем в 10 раз от количества, использованного в 1900 году.

Но тем временем нефть и природный газ массово завоевывали мировые рынки, так что уголь использовался уже для получения не более чем трети общего количества энергии, производимой из ископаемых источников в 2000 году. Любопытно, что тогда солнечные фотопреобразователи PV и ветроэнергетика генерировали всего 0,3 тысячных (0,03 %) всей энергии, потребленной в том же году в мире.

Прослеживая хронологию мирового потребления угля после 2000 года, мы увидим, что на сегодня оно вновь возросло более чем на 50 %. Важное уточнение: все это увеличение произошло за счет роста потребления в Китае. Китай наверстывал упущенное ранее, становясь великой экономической державой. В результате с 2000 по 2013 год Китай почти утроил потребление угля.

В остальном мире потребление угля было стабильным или даже снижалось.

Тем не менее уголь обеспечивал около 40 % мировой выработки электроэнергии даже в 2016 году, хотя после 2000 года потребление угля снизилось на 10 % в Европе и на 20 % в Соединенных Штатах.

Только в Германии использование угля несколько возросло – естественно, что и выбросы углекислого газа в Германии также не уменьшились. В 2017 году Германия сохранила в структуре своей электроэнергетики 40 % импортного каменного и собственного бурого угля, добываемого открытым способом, вследствие чего в стране ежегодно «вбрасывается» 900 млн т CO2 в атмосферу.

Потребление угля в Индии росло в течение последнего десятилетия на 6 % в год, поэтому его потребление в этой стране удвоилось с 2000 по 2013 год. Но это потребление не достигло такого размаха, как у Китая, который потребляет в 10 раз больше. В 2013 году половина мирового потребления угля относилась к Китаю, на Европу приходилось чуть более 10 % мирового потребления, из которых 20 % сразу забирала Германия и всего 10 % – США. Потребление угля в Индии в настоящее время достигло уровня США и Европы.

Но бум потребления угля подошел к концу, даже в Китае и Индии. В отчете «Бум и крах» от 2017 года «Сьерра Клуб» и «Гринпис» сообщили о сокращении на 50 % всей запланированной новой угольной энергетики в мире и 62 %-ном снижении нового строительства (см. «горячую линию» угля Coalswarm). Правительство Китая законсервировало 300 ГВт запланированных новых угольных электростанций, в том числе 55 ГВт уже на стадии строительства. В 2016 году Китай получил электроэнергии от угля на 11 % меньше, чем в 2010 году. Кроме того, с 2010 года время работы китайских угольных электростанций сократилось на 20 %. В целом потребление угля в Китае в 2016 году сократилось на 4,7 % по сравнению с предыдущим годом. Как упоминалось ранее, выбросы CO2 в Китае стабилизировались с 2013 года.

В 2016 году Соединенные Штаты произвели 30 % своей электроэнергии из угля. В 1988 году на него приходилось 57 %. Эмиссия США по углероду сократились в 2016 году почти вдвое по сравнению с максимумом в 2008 году. Две крупные угольные компании в стране – «Peabody» и «Arch Coal» – обанкротились, акции остальных потеряли большую часть их стоимости. Треть мощностей угольной энергетики США приходится на старые, грязные и недогруженные станции. Они созрели для «выхода на пенсию» и более не конкурентоспособны в соревновании с солнечной энергетикой.