Возобновляемая энергетика становится активно обсуждаемой темой в нашей стране. Причин здесь много — это и снижение себестоимости таких источников энергии, и хайп, связанный с климатической повесткой. Наконец, возобновляемые источники энергии (ВИЭ), солнечные и ветряные электростанции, в промышленных масштабах начали появляться и в России, пишет в материале РИА Новости Александр Собко.
Если говорить об исторической логике и драйверах развития глобальной индустрии ВИЭ, то здесь всегда можно было выделить три составляющие: геополитическую, экологическую и экономическую, взаимосвязанные между собой.
С геополитикой все понятно. Импортеры ископаемого топлива (в первую очередь Европа, а сейчас и Азия) в стремлении минимизировать зависимость от критического импорта энергоносителей стремились развивать возобновляемую энергетику у себя. Но так как изначально она оказывалась слишком дорогой, была необходима дополнительная мотивация. Такой мотивацией стала климатическая повестка. Строго говоря, именно борьба с глобальным потеплением (позже превратившаяся в борьбу с изменением климата) официально ставилась во главу угла в контексте развития возобновляемых источников энергии.
Так или иначе, в результате в развитых странах Европы образовался консенсус: население начало платить повышенный тариф за электроэнергию, из которого и субсидировалась поначалу дорогая возобновляемая энергетика.
Нельзя не признать, что подобная схема поддержки принесла результат. За последние десять лет стоимость возобновляемой генерации снизилась в несколько раз, особенно сильный прогресс оказался в солнечных панелях. Новые мощности возобновляемой энергетики в странах, где ископаемые энергоносители импортируются, а значит, и стоят дороже, уже успешно конкурируют по цене с традиционной генерацией. К примеру, средняя цена электроэнергии для новых наземных ветряков оценивается всего в четыре-пять центов за киловатт-час. Аналогичный порядок цен (немного дороже ветра) и в солнечной энергетике, но там больше влияние погодных условий. В южных, солнечных странах уже зафиксированы рекордно низкие цены на аукционах: стоимость энергии солнца в некоторых случаях оказывается равной двум-трем центам за киловатт-час, то есть около двух рублей (важно отметить, впрочем, что это цены на объекте генерации, без расходов на сети, поэтому напрямую сравнивать их, к примеру, с нашей российской розницей нельзя. Повторяем еще раз: нельзя, дополнительные расходы могут быть самыми неожиданными). В любом случае, при мировых ценах на энергоносители себестоимость энергии для новых возобновляемых источников оказывается полностью конкурентоспособной с традиционной генерацией, а в периоды высоких цен на газ энергия ВИЭ оказывается даже дешевле. Новые АЭС также не могут конкурировать по цене с ВИЭ.
Выглядит слишком оптимистично? Так и есть. Ведь за кадром в этой благостной картине остается ключевая проблема — это непостоянство ветра и солнца. Другими словами, когда ветер не дует, а солнце не светит, электроэнергия тоже нужна. И тут возможны два пути решения.
Во-первых, резервирование мощностей ВИЭ традиционной тепловой, как правило газовой генерацией. Это конечно, удорожает себестоимость электроэнергии в рамках всей системы, так как в тех случаях, когда ветер дует, а солнце светит, традиционные электростанции простаивают. Простой станции, разумеется, по-хорошему также должен оплачиваться. Споры об этой проблеме уже возникают время от времени в Европе, но сейчас еще остается возможность эксплуатировать уже построенные, а в каких-то случаях и уже амортизированные ТЭС. Если под задачу резервирования, по сути, строить специально новые ТЭС, вопрос оплаты такого простоя станет еще актуальней.
Возможен, однако, и второй путь решения непостоянства: использование накопителей электроэнергии. Строго говоря, накопители для выравнивания суточных колебаний спроса полезны в любой энергосистеме, те же гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) есть и в нашей стране. Такие станции накачивают воду снизу вверх при избытке электроэнергии, а после этого работают как ГЭС при ее дефиците. Однако для энергосистемы с большой долей ВИЭ роль накопителей становится критична. Сейчас в мире на ГАЭС приходится подавляющая часть хранилищ электроэнергии. Но мест с подходящим рельефом, где можно было бы относительно дешево построить новые ГАЭС, почти не осталось.
Поэтому все больше внимания привлекают накопители энергии в виде аккумуляторов. Но пока такое хранение дорого (в лучшем случае 15-20 центов за киловатт-час), что, разумеется, создает колоссальное давление на конечную цену электроэнергии.
Кроме того, остается неочевидным, возможно ли вообще масштабирование аккумуляторов, чтобы обеспечить все мировые потребности. Именно поэтому все большее распространение приобретает так называемая водородная энергетика. В этой технологии избыток электроэнергии направляется на электролиз воды, а получаемый в этом процессе водород используется в качестве накопителя, который при необходимости сжигается (или используется в топливных элементах) аналогично природному газу.
Проблема: даже апологеты этой технологии признают, что она в настоящее время крайне дорога (но в будущем обязательно подешевеет). Не вдаваясь в детали, отметим, что фундаментальный ее недостаток неустраним: высокие потери энергии при конвертации — сначала при получении водорода, в потом при его обратной трансформации в воду. В результате даже в оптимистичном варианте сейчас мы получаем потерю 50 процентов энергии.
Все эти дорогие решения, аккумуляторы и водород, тем не менее оказываются на острие западной научной и технологической мысли, а резервированию традиционными ТЭС "в прекрасной энергосистеме будущего" уделяется крайней умеренная роль. Почему?
Влияет все тот же экологический фактор. Европейские страны провозглашают амбициозные цели по так называемой декарбонизации электроэнергетики, то есть в ближайшие десятилетия планируется полный отказ от использования ископаемых источников в этой сфере. Сложно сказать, насколько эта задача реализуема и сколько она будет стоить, но ясно, что в такой схеме нет места резервированию непостоянной генерации традиционными ископаемыми энергоносителями.
Неслучайно в материале про ВИЭ столь значительное влияние пришлось уделить теме накопителей, так как именно вопрос непостоянства критичен для дальнейшего развития этих технологий.
Что дальше? Вне сомнения, новые источники энергии продолжат развиваться. Останется ниша и для традиционной генерации. Где-то для того самого резервирования, где-то для создания простой, надежной и стабильной энергосистемы, где-то — просто дешевле. Где-то медленнее, где-то быстрее, ведь ВИЭ в любом случае новая отрасль и масштабы производства ветряков и панелей ограничены. Где-то для диверсификации, чтобы не класть все яйца в одну корзину. Электроэнергетика будущего, вероятно, будет достаточно пестрой и использующей разные технологии в различных (в зависимости от региона) пропорциях.
Если же говорить о цифрах, то в настоящее время около десяти процентов электроэнергии вырабатывается с помощью ВИЭ. Картинка очень разнится по регионам, в Европе ее доля уже приближается к 20 процентам.
В отдельных странах, например в Германии и Дании, доля еще выше. На таких больших объемах энергии от ветра и солнца (а также сжигания биомассы, она тоже учитывается) особенно актуальной становятся вопросы балансировки слабопрогнозируемой выработки. Пока ее удается решать, в том числе с помощью маневренных газовых ТЭС. Кроме того, Дания уже использует, а Германия планирует использовать потенциал норвежских гидроэлектростанций, для этих целей реализуются масштабные проекты по созданию электросетевых связок между странами. Фактически эти страны рассматривают норвежские ГЭС как гигантский аккумулятор для регулирования своей непостоянной энергии. Но далеко не у всех есть такая возможность.
В абсолютных цифрах в текущем году в мире будет введено около 200 гигаватт мощностей "новой энергетики": это немногим меньше, чем мощность всей российской энергосистемы. Правда, не стоит забывать, что нужно делать нормировку: из-за низкого коэффициента использования (работа только во время ветра или солнца) при той же мощности выработка электроэнергии в случае ВИЭ заметно меньше, чем в традиционных энергосистемах.
И конечно, очень многое зависит от дальнейшего развития экологической повестки в мире. Если вдруг будут приняты какие-либо повышенные налоги на ископаемые виды топлива, это сместит баланс между различными источниками энергии в сторону возобновляемых.
Следует напомнить, что дополнительные налоги и торговля квотами на выброс углекислоты уже реализованы в Европе, однако текущие цены на квоты относительно невелики и оказывают минимальное влияние на конкуренцию между ВИЭ и традиционной генерацией. Однако уже сейчас мы видим их ограниченное влияние: к примеру, в момент роста стоимости выбросов объем угольной генерации уменьшается в пользу газовой.
Подытожим. В мировом масштабе цены на возобновляемую энергию уже вполне конкурентоспособны с традиционной генерацией. Однако есть сопутствующие проблемы: непостоянство генерации, а также проблема, которую мы в этот раз не затрагивали,— более высокие расходы на сетевое хозяйство. В результате у этого сектора, как, впрочем, и у остальных, есть свои плюсы и минусы.
Нужна ли такая генерация России?
По большому счету пока нет. И причина понятна: дешевый газ собственной добычи. Тем не менее полностью игнорировать новое направление было бы неправильным. Поэтому решение выбрано компромиссное. В России реализуются две программы поддержки ВИЭ (одна действует сейчас, до 2024 года, вторая начнется после окончания действующей). В рамках этих двух программ будет построено около десяти гигаватт солнечных и ветряных электростанций. Эти десять гигаватт на фоне свыше 240 гигаватт всей энергосистемы не приведут к принципиальному удорожанию стоимости электричества (хотя потребители и жалуются на дополнительные платежи из-за расходов на возобновляемую энергетику), но позволят создать перспективные компетенции. Продуманы и механизмы по локализации оборудования и стимулирования его экспорта, во всех подробностях мы обсуждали эти вопросы ранее, как для ветряной, так и для солнечной энергетики.
Конечно, подобные технологии были бы крайне полезны на удаленных территориях. Там, где и электрогенерация часто основана на дизельном топливе. Такие примеры уже есть: например, в поселке Тикси работают три ветряка мощностью 900 киловатт, что снижает расход дизельного топлива. Но объемы пока совсем невелики. Основные мощности ВИЭ запускаются в районах работы единой энергосистемы. Следует отметить, что адаптация "ветряков" и солнечных батарей под экстремальные условия севера — также непростая задача. Но в идеале именно энергоснабжение удаленных территорий, отрезанных от единой энергосистемы, в нашей стране могло бы стать одним из основных направлений развития возобновляемой энергетики.
