Разработки, которые позволят отказаться от традиционной энергетики в пользу альтернативной

Аннотация

В статье рассмотрены достоинства и недостатки традиционной и нетрадиционной энергетики, в том числе скрытые, не очевидные на первый взгляд недостатки. Рассмотрено влияние выработки энергии из разных источников на окружающую среду.

Показано, что, во-первых, на сегодняшний день развитие нетрадиционной энергетики целесообразно для энергоснабжения малых удаленных потребителей, во-вторых, массовый отказ от крупных традиционных электростанций в пользу нетрадиционных возобновляемых источников энергии в ближайшее время не предвидится.

Вопросам развития нетрадиционной энергетики в последние годы уделяется много внимания. Предполагается, что это новое направление в энергетике позволит повысить надежность энергоснабжения потребителей, ограничить рост цен на энергию, предотвратить дальнейшее ухудшение экологической обстановки.

Однако у нетрадиционной энергетики есть не только сторонники, но и противники, которые утверждают, что это лишь модная тенденция, не отвечающая действительным потребностям экономики.

В данной статье сделана попытка разобраться в этом вопросе и выяснить, насколько в России необходимо развитие нетрадиционной энергетики.

Начнем с уточнения основных понятий. К традиционной энергетике относится область деятельности по выработке энергии с использованием традиционных источников энергии: теплоты сжигаемого топлива (теплоэнергетика), гидроэнергии рек (гидроэнергетика), энергии управляемой цепной ядерной реакции (ядерная энергетика).

Соответственно, нетрадиционная энергетика имеет дело с нетрадиционными источниками энергии, к которым относятся потоки энергии Солнца, ветра, тепло Земли, энергия приливов и отливов, биомасса. К нетрадиционным источникам иногда относят также гидроэнергию малых рек, хотя, вообще говоря, их использование не ново. Так, в нашей стране в 1930–1960-х гг.

были построены тысячи малых ГЭС, однако по мере развития крупной энергетики и создания единой энергетической системы их дальнейшее строительство было прекращено, а многие уже созданные малые ГЭС оказались заброшенными [1].

Поскольку указанные нетрадиционные источники энергии являются возобновляемыми, широкое распространение получил термин «нетрадиционные возобновляемые источники энергии» (НВИЭ).

Разработки, которые позволят отказаться от традиционной энергетики в пользу альтернативнойРис. 1. Воздействие на среду обитания при выработке энергии из некоторых источников [3]

На сегодняшний день среди всех источников, используемых для получения энергии, доля ископаемых энергоносителей составляет около 85 %, но они быстро истощаются: ежегодно в мире потребляется столько нефти, сколько ее образуется в природных условиях за два миллиона лет [2].

Помимо исчерпаемости большим минусом углеродистых энергоносителей является то, что они экологически грязные по сравнению с НВИЭ (на рис. 1 показано, какое воздействие на среду обитания оказывает выработка энергии из некоторых источников).

Традиционная электроэнергетика на сегодняшний день в большинстве стран мира является главным источником выбросов углекислого газа. В результате деятельности электростанций, прежде всего тепловых, осуществляются выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, сбросы загрязненных сточных вод, происходит тепловое загрязнение окружающей среды.

Поэтому возможности снижения негативного влияния электроэнергетики на окружающую среду часто рассматриваются в числе приоритетных при обсуждении вопросов улучшения экологической ситуации.

Согласно имеющимся данным, нетрадиционная энергоустановка (ветроустановка, или малая ГЭС, или фотоэлектрическая станция) мощностью 1 МВт за год предотвращает эмиссию углекислого газа на 0,8–1,1 тыс. тонн по сравнению с традиционной электростанцией на газе, или на 1,1–1,5 тыс.

тонн по сравнению с электростанцией на нефтепродуктах, или на 1,7–2,3 тыс. тонн по сравнению с электростанцией на угле [3]. Таким образом, нетрадиционные энергоустановки считаются более «зелёными», то есть наносящими минимальный ущерб окружающей среде. Приведенные цифры на первый взгляд выглядят убедительно, но на самом деле вопрос экологичности энергоустановок требует более глубокого анализа…

Полная версия материала доступна
по подписке на журнал “Инженерная защита”

Литература

  1. Андреев И. Энергия малых форм // Инженерная защита. 2014. № 5. С. 4–13.
  2. Борисов С.А. Экологические аспекты энергообеспечения северных территорий в контексте устойчивого развития / С.А. Борисов, Е.С. Мартемьянова // Вестник МГТУ. 2006. Том 9. № 3. С. 486–497.
  3. Безруких П.П., Безруких П.П. (младший). Ветроэнергетика. Вымыслы и факты. Ответы на 100 вопросов. М.: Институт устойчивого развития Общественной палаты Российской Федерации, 2011. 74 с.
  4. Лукутин Б.В. Возобновляемые источники энергии. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. 187 с.
  5. Гасникова А.А. Роль традиционной и альтернативной энергетики в регионах Севера // Экономические и социальные перемены: факты, тенденции, прогноз. 2013. № 5. С. 77–88.
  6. Симонов К. Хорошо ли русскому то, что хорошо европейцу? [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.energystate.ru/news/4339.html
  7. Попель О.С. Возобновляемые источники энергии в регионах Российской Федерации: проблемы и перспективы // Энергосовет. 2011. № 5. [Элетронный ресурс] / Режим доступа: http://www.energosovet.ru/bul_stat.php?idd=210

Ветряк на Валааме, солнечные батареи в Якутии и будущее возобновляемой энергетики в РФ

Мировые объемы зеленой энергетики постоянно растут: в 2016 году доля возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в выработке электроэнергии (считая ГЭС)  достигла 24%.

В прошлом году среди введенных в эксплуатацию объектов мощность ВИЭ впервые превысила объем традиционных ископаемых.

 По прогнозам Международного энергетического агентства, при таких темпах развития к 2035 году доля электроэнергии, производимой с использованием возобновляемых источников энергии, сравняется с выработкой традиционной энергетики, включая атомную.

Зеленая энергетика становится доступной, о чем свидетельствует снижение цен на тендерах по возобновляемым источникам энергии в прошлом году. Хорошим примером служит Мексика, где Enel Green Power получила право на реализацию проектов солнечной и ветрогенерации совокупной установленной мощностью 1 ГВт.

Перспективы роста спроса на отдельные виды ВИЭ сильно различаются по регионам. Высокий интерес к ним наблюдается в странах ОЭСР и развивающихся странах – импортерах энергоресурсов, ищущих способ снизить зависимость от внешних поставок, и сократить выбросы СО2.

Самый высокий прирост спроса на возобновляемые источники (в 4,4 раза) ожидается в Китае. Это связано прежде всего с высокой зависимостью энергетики страны от государственной поддержки.

Хотя развитию ВИЭ будут способствовать совершенствование технологий и снижени­е издержек, в ближайшее десятилетие большая часть технологий по-прежнему будет создаваться в странах, выделяющих сектору дополнительное финансирование.

В РФ внедрение инновационных энергетических технологий и возобновляемой энергетики особенно актуально — две трети территории нашей страны, где проживают почти 25 млн человек, находится в зоне децентрализованного и автономного энергоснабжения.

У нас огромная страна, но генерирующие мощности сосредоточены главным образом в двух частях: европейская часть, включая Урал и юг Сибири.

На огромной территории к востоку от Норильска до Берингова пролива отсутствует централизованная система энергоснабжения, действуют лишь отдельные изолированные электростанции.

Потенциал для использования возобновляемых источников энергии огромен. В южных регионах и на Дальнем Востоке количество солнечных дней достигает 300 в год, что идеально для установки солнечных панелей. Гигантская (37 600 км) протяженность  береговой линии открывает широкие перспективы для ветрогенерации.

Перспективным направлением в России также является использование геотермальных источников как одного из самых дешевых источников энергии в стране.

Все наши геотермальные станции расположены на так называемом огненном кольце: от Курильских островов до Камчатки. Запасы геотермальной энергии в России чрезвычайно велики, в 10-15 раз больше запасов органического топлива (нефти, газа и угля).

Но наличие уникальных природных условий отнюдь не является фактором, ограничивающим развитие ВИЭ.

Один из самых ярких примеров: на самой высокой точке на Валааме монахи установили ветряк для того, чтобы обеспечить электроэнергией свой монастырь, а излишек продают сотовой станции компании, обеспечивающей связь на острове.

Да, пока альтернативная энергетика в России дороже традиционной. Однако есть регионы, где в силу территориальных особенностей ее использование значительно эффективнее. Это удаленные, изолированные энергосистемы на Севере и Дальнем Востоке.

Стоимость дизельного топлива и его доставки в удаленные районы приводит к тому, что цена за киловатт-час на дизельных электростанциях достигает 300 рублей.

Именно там любой масштабируемый проект в солнечной и ветряной энергетике делает его крайне перспективным.

Хорошим примером является строительство в поселке Батагай, Якутия, солнечной станции мощностью 1 МВт. Экономия от установки СЭС составляет 300 тонн дизельного топлива, то есть около пяти железнодорожных цистерн в год. Таким образом, уже сейчас на значительной части нашей страны возобновляемые источники энергии могут себя окупать.

Читайте также:  Гибкие аккумуляторные батареи

Большое внимание развитию солнечных электростанций внимание уделяется в Крыму. На полуострове сейчас работают две самые мощные СЭС.

Электростанция «Перово» имеет мощность порядка 100 МВт, другая солнечная электростанция – «Охотниково» – на 20 МВт меньше.

Кроме того, в августе 2015 года в поселке Николаевка была запущена в опытную эксплуатацию установка мощностью 70 МВт, а в поселке Владиславовка построена СЭС мощностью 110 МВт.

Компания РЖД устанавливает на московских железнодорожных узлах тепловые насосы, например, на компрессорной станции комплекса Бекасово. Это позволяет полностью отказаться от внешних источников теплоснабжения. Теперь вся энергия, которая раньше передавалась на градирню и утилизировалась в атмосферу, идет на отопление производственных помещений станций Бекасово-Сортировочная и Перово.

Локализация оборудования и новые хранилища энергии 

В 2009 году российское правительство приняло постановление по стимулированию развития альтернативной энергетики в России. В соответствии с целевыми показателями к 2020 году должно быть построено 3,7 ГВт мощностей, из которых солнечной генерации – 1,4 ГВт, ветряной генерации  – 1,7 ГВт, малых ГЭС – 0,28 ГВт. Этих объемов хватит, чтобы обеспечить электроэнергией два Новосибирска.

Согласно документу, ежегодно проводятся конкурсы на строительство генерирующих объектов каждого вида ВИЭ. Победители получают гарантию возврата инвестиций с неплохой нормой доходности.

Для участия в конкурсе компании должны выполнить требования по локализации. То есть оборудование для строительства объектов ВИЭ тоже должно производиться в РФ. Тем самым, помимо освоения и внедрения зеленых технологий, государство стимулирует создание высокотехнологических производств.

Пока локализация выпуска оборудования для ВИЭ связана с крупными российскими госкорпорациями: Роснано с «Реновой» объединили свои усилия для производства в РФ солнечных батарей. Росатом занимается ветроэнергетикой.

Какие меры еще должны быть приняты, чтобы ускорить развитие энергетики на возобновляемых источниках? Единого мнения по этому вопросу нет, но, на наш взгляд, переломным моментом может стать разработка госпрограммы по развитию технологий промышленного хранения энергии. Это поможет решить главную проблему зеленой энергетики – неравномерность выработки.

Известно, что солнечная генерация эффективна только при хорошем освещении, а ветряные станции – в районах с определенной розой ветров, поэтому выработка от таких источников происходит нерегулярно, и это нужно компенсировать. Например, накапливать часть вырабатываемой энергии при помощи промышленных аккумуляторов, а расходовать ее во время вечерних и утренних пиков потребления.

Накопители могут быть нескольких типов: химические (литий-ионные, например), тепловые  – станции, которые накапливают тепловую энергию солнца или механические (гидроаккумулирующие электростанции, воздушноаккумулирующие установки).

Широкое распространение получили химические накопители, цена которых за последние 7 лет упала практически в 5 раз. Показательным примером является проект компании Enel, построившей в Италии накопитель электроэнергии мощностью 1 МВт/2 МВт*ч.

Этого хватит, чтобы обеспечить 50 городских многоэтажных домов электричеством на 2 часа.

Также недавно Enel подписала соглашение с Nissan о новой разработке: каждый электромобиль теперь может стать накопителем энергии – батареей, которая ночью заряжается, а днем, когда человек приезжает на работу, он сможет, подключив свой автомобиль в момент самых дорогих тарифов, сдать энергию в сеть.

Контуры энергетической революции в России

Энергетика меняется: клиент из потребителя становится субъектом, который и потребляет, и производит электроэнергию. Поэтому крайне важно создать удобный интерфейс для такого взаимодействия, это принесет большую пользу как производителям, так и потребителям.

В настоящее время происходит революция, которая меняет отношение человека к энергии и ее потреблению. За последние 20 лет в мире в ВИЭ было вложено в среднем $340-350 на человека. У каждой страны свои темпы строительства новых мощностей на ВИЭ.

Самыми бурными темпами возобновляемая энергетика развивается в Европе, желающей отказаться от использования ископаемых источников энергии, а также в Китае, всерьез обеспокоенном экологическими проблемами из-за огромных выбросов угольной генерации.

Можно таким же образом подойти к оценке инвестиций в России: умножьте $340-350 на 150 млн человек, проживающих в стране, и вы увидите, что нам нужно вложить в новый сегмент порядка $52,5 млрд.

Природа подарила России уникальные шансы и возможности. Мы можем создать свою возобновляемую энергетику не путем субсидирования, как это происходило в европейских странах, а разработать экономически эффективные, стандартизированные решения для российских условий. Необходимо пересмотреть принципы планирования и долгосрочного развития отечественной электроэнергетики.

Согласно нашим оценкам, производство электроэнергии на основе ВИЭ в России начнет повсеместно конкурировать с традиционными решениями уже в ближайшие пять-десять лет.

Ну а пока для нас главное – обеспечение локальных потребителей в изолированных районах. Нам не нужно придумывать очередные мегапроекты.

Нам необходимы экономически целесообразные и реализуемые технологические решения, которые затем могут быть масштабированы.

Возобновляемая энергия

Резервуар для производства биогаза, фотоэлектрические панели и ветрогенератор

Возобновляемая, или регенеративная, «зелёная», энергия — энергия из энергетических ресурсов, которые являются возобновляемыми, или неисчерпаемыми, по человеческим масштабам.
Основной принцип использования возобновляемой энергии заключается в её извлечении из постоянно происходящих в окружающей среде процессов или возобновляемых органических ресурсов и предоставлении для технического применения.
Возобновляемую энергию получают из природных ресурсов, таких как:
солнечный свет,
водные потоки,
ветер,
приливы и
геотермальная теплота,
которые являются возобновляемыми (пополняются естественным путём),
а также из биотоплива: древесины, растительного масла, этанола.

В 2015 году около 19,3 % мирового энергопотребления было удовлетворено из возобновляемых источников энергии[1].

Тенденции

В 2006 году около 18 % мирового потребления энергии было удовлетворено из возобновляемых источников энергии, причём 13 % из традиционной биомассы, таких, как сжигание древесины.

[2] В 2010 году 16,7 % мирового потребления энергии поступало из возобновляемых источников. В 2015 году этот показатель составил 19,3 %[1].

Доля традиционной биомассы постепенно сокращается, в то время как доля современной возобновляемой энергии растёт.

С 2004 по 2013 годы доля электроэнергии, производимой в Евросоюзе из возобновляемых источников, выросла с 14 % до 25 %[3]. В 2018 году в Германии из возобновляемых источников было произведено 38 % электроэнергии[4].

По прогнозу ИЭИ РАН и Центра энергетики Московской школы управления «Сколково», к 2040 г. ВИЭ обеспечат 35-50% мирового производства электроэнергии и 19-25% всего энергопотребления[5].

Гидроэлектроэнергия является крупнейшим источником возобновляемой энергии, обеспечивая 3,3 % мирового потребления энергии и 15,3 % мировой генерации электроэнергии в 2010 году.

Использование энергии ветра растет примерно на 30 процентов в год, по всему миру с установленной мощностью 318 гигаватт (ГВт) в 2013 году,[6] и широко используется в странах Европы, США и Китае.

[7] Производство фотоэлектрических панелей быстро нарастает, в 2008 году было произведено панелей общей мощностью 6,9 ГВт (6900 МВт), что почти в шесть раз больше уровня 2004 года[8]. Солнечные электростанции популярны в Германии и Испании.

[9] Солнечные тепловые станции действуют в США и Испании, а крупнейшей из них является станция в пустыне Мохаве мощностью 354 МВт.[10] Крупнейшей в мире геотермальной установкой является установка на гейзерах в Калифорнии с номинальной мощностью 750 МВт.

Бразилия проводит одну из крупнейших программ использования возобновляемых источников энергии в мире, связанную с производством топливного этанола из сахарного тростника. Этиловый спирт в настоящее время покрывает 18 % потребности страны в автомобильном топливе[11]. Топливный этанол также широко распространен в США.

Энергетика будущего: на сто лет вперед

Согласно их исследованию, уже к середине века уголь и нефть начнут терять свое значение в качестве источников энергии, ископаемое топливо заменится энергией солнца. Но для этого придется менять всю парадигму отношений внутри отрасли — и технологии, и психологию игроков.

Большая энерготройка

По мнению экспертов «Глобальной энергии» (в их число входят 20 ученых из различных стран мира, в том числе, например, и лауреат Нобелевской премии мира Родни Аллам), к 2100 году доля нефти и угля в мировом топливно-энергетическом балансе составит 2,1% и 0,9% соответственно, термоядерная энергетика займет десятую часть рынка, а более четверти всей мировой электроэнергии будет производиться благодаря солнцу. Причина таких изменений — постепенное снижение добычи углеводородов и переориентирование на строительство более чистых энергомощностей.

Читайте также:  Реле напряжения: какие бывают, как выбрать и подключить?

Изменится и влияние разных государств на рынке энергетики: так, к 2035 году крупнейшим производителем топливно-энергетических ресурсов будет США (24%), второе место займет Россия (21%) и Китай (16%).

Однако через 50 лет, по оценкам экспертов, на первое место выйдет Россия (19%), Китай станет вторым (18%), а США «опустится» до третьего места (17%).

К 2100 году, однако, диспозиция изменится вновь: на первое место вырвется уже Китай (20%), а Россия и США будут занимать вторую и третью строчки рейтинга (16% и 14% соответственно).

Эксперты назвали и факторы, которые, по их мнению, мешают топливно-энергетическому комплексу развиваться в «зеленом» направлении: более трети ученых, участвовавших в исследовании, отметили, что пока альтернативные источники энергии слишком дороги, а конкуренция со стороны углеводородной и ядерной энергетики высока.

В то же время активно формируется образ «традиционной» энергетики как нежелательной и неэкологичной, кроме того, современная экономика требует более эффективного использования имеющихся ресурсов, развития переработки отходов и смежных технологий.

В такой ситуации, по мнению экспертов, дополнительные стимулы к развитию получат такие направления, как биоэнергетика и разработка биотоплива, а также термоядерных реакторов.

Результаты исследования, представленные «Глобальной энергией» на Петербургском международном экономическом форуме, вызвали оживленную дискуссию о будущем энергетики в целом и энергетики России в частности.

Тренды трендами, но стартовые позиции и структура экономики у разных стран (и разных регионов одной страны) все же отличаются, а значит, путь к тройке энергетических лидеров мира Россия, Китай и США будут проходить по-разному.

Угля станет меньше, но больше

Большинство экспертов считает, что одна из предпосылок к снижению доли углеводородов в мировом балансе, — это Парижские климатические соглашения, одной из главных тем которых было замораживание угольных проектов. Многие банки и финансовые институты заявили об отказе от инвестиций в угледобывающую сферу и энергетику.

Планы масштабного строительства угольных электростанций остались только у четырех стран — Вьетнама, Индии, Индонезии и Китая, хотя есть и более мелкие игроки, не желающие отказываться от развития этого сектора экономики, в частности, Пакистан и Турция.

Вместе с тем есть идеи и проекты по возрождению угольной составляющей с учетом новых, более щадящих технологий, а также идеи восстановления и развития добычи твердого топлива в арктических территориях.

Один из таких проектов, например, реализуется в арктической зоне Красноярского края: на полуострове Таймыр находится одно из самых больших в мире месторождений антрацитов, в 2015 году началась его разработка.

Только на одном участке «Река Малая Лемберова» запасы высококачественного антрацита составляют порядка 600 миллионов тонн.

К 2020 году УК «Восток-Уголь» планирует добывать здесь до 30 миллионов тонн в год и отправлять антрацит в страны Европы по Севморпути.

А вот на нефтяной сектор напрямую Парижские соглашения влияния, скорее всего, не окажут, считает президент Ассоциации по развитию международных исследований и проектов в области энергетики «Глобальная энергия» Игорь Лобовский.

— Существенные изменения последуют с наступлением эры повсеместного развития автотранспорта на электро­энергии и иных источниках энергии, не имеющих отношение к углеводородам, эксперты прогнозируют такого рода процессы не ранее 2030 года, поэтому максимальное снижение доли углеводородов прогнозируется только к 2070 году, — рассуждает он. — Подобный сценарий экономически обоснован в случае снижения стоимости производства электро­энергии от возобновляемых источников — и это действительно должно происходить в ближайшие десятилетия. Например, лауреат премии «Глобальная энергия» 2017 года Михаэль Гретцель является изобретателем так называемых «ячеек Гретцеля» — солнечных батарей нового поколения, производство которых обходится дешевле в несколько раз по сравнению с производством кремниевых батарей. Подобные изобретения позволят возобновляемой энергетике развиваться повсеместно и, как следствие, значительно снизить ее стоимость.

Так что уточненный сценарий развития углеводородных отраслей следует читать так: доля углеводородов в энергетике будет снижаться, но потребление расти.

— Мы забываем, что нефть на нынешний день все больше используется в нефтехимии, в производстве товаров народного потребления, — говорит министр энергетики России Александр Новак, — У нас 9 из 10 товаров на нынешний день содержат продукты нефтепереработки. И если сегодня 11 миллионов баррелей всего идет на нефтехимию, то по самым скромным прогнозам через лет пятнадцать на нефтехимию будет уже 17 миллионов баррелей идти, а может быть дальше еще больше, в более ускоренном режиме.

— Подумайте об авиации, о морских перевозках, о нефтехимии, — вторит главный исполнительный директор Royal Dutch Shell Plc Бен ван Берден (Ben van Beurden). — Масса процессов требует высокой температуры и крайне высокой температуры для нагрева. И, конечно же, углеводороды займут свое место.

Когда подует ветер?

Потребителю нужна дешевая энергия — вот основной фактор, сдерживающий развитие альтернативной энергетики. Чтобы сделать возобновляемые источники энергии (ВИЭ) привлекательными, нужна либо высокая цена на нефть, либо финансовая поддержка государства или институтов развития.

— Когда цена на нефть достигает 100 долларов за баррель, это создает почву для развития новых технологий, включая ВИЭ, — говорит президент компании Total Патрик Пуянне.

Пока стоимость строительства ВИЭ в России достаточно высока, а коэффициент использования установленной мощности не так велик, как хотелось бы (и не только в России: по данным энергетического агентства США, средний КИУМ солнечных станций составляет порядка 26%).

А значит, высока и стоимость киловатт-часа для потребителя. Опять же, строительство — это последний этап, необходимо развивать собственное производство солнечных панелей и других элементов. Но следует признать, что солнечная энергетика в России — это уже не стартап, а вполне сформировавшаяся отрасль.

И ее развитие зависит от приоритетов государства.

— Есть явление, сетевой паритет — точка, когда себестоимость кВт/час электроэнергии, выработанной в альтернативной энергетике, оказывается равной себестоимости кВт/час электро­энергии, выработанной в традиционной энергетике. Спор идет — когда это случится? — рассуждает председатель правления ООО «УК «РОСНАНО» Анатолий Чубайс.

 — В ряде стран оно уже случилось, в России произойдет чуть позже, но оно неизбежно хотя бы потому, что потенциальный апгрейд ветра и солнца существенно больше, чем потенциальный апгрейд даже в парогазовых технологиях в тепловой генерации или гидрогенерации. Мы точно придем к моменту, когда альтернативная энергетика станет дешевле.

Эксперты прогнозируют, что это случится уже к 2050 году. По мнению Чубайса, сейчас в России создана абсолютно работоспособная система поддержки альтернативной энергетики, и препятствий для ее развития нет. Следующая задача, которую придется решить, — это найти способы промышленного хранения электроэнергии. И это задача не на отдаленную перспективу, а на ближайшие десять лет.

Однако не все эксперты разделяют оптимизм о перспективах ВИЭ — по крайней мере, они довольно сдержанно оценивают объем возобновляемых технологий, необходимых мировой энергетике.

— Я думаю, что человечество будет поощрять использование возобновляемых источников энергии в неких формах государственных субсидий.

В последнее время данный сегмент продемонстрировал значительное снижение стоимости и возможность более быстрого внедрения, — считает председатель комитета по присуждению премии «Глобальная энергия», нобелевский лауреат Родни Аллам.

 — Возобновляемые источники энергии будут представлены системами с низкой интенсивностью, требующими огромных площадей; для них будут строиться «солнечные фермы» в пустынях и морские ветровые электростанции. Данный сегмент энергетики должен составлять определенный процент от общего объема рынка. Я считаю, что 20 процентов — это разумный предел.

Будущее — за атомной энергетикой

По мнению авторов доклада, снижение доли углеводородов — это единственный возможный сценарий для успешного развития цивилизации, вопрос только в том, когда наступит этот переломный момент.

Эксперты «Глобальной энергии» считают, что это может произойти уже после 2050 года. Сейчас доля «зеленой» энергетики в мире составляет не более 30%.

При этом к «зеленой» энергетике эксперты относят атомные электростанции, которые вырабатывают порядка 11% мировой электроэнергии. Ведь АЭС характеризуются низкими выбросами углерода в атмосферу.

— Мы на пороге четвертого промышленного уклада, на пороге очередной революции. Это время горизонтальных связей, цифровой информатики, искусственного интеллекта, время продажи и покупки жизненных циклов, а не конкретного объекта. Атомная энергетика как никто другой соответствует роли модератора этого процесса, — считает генеральный директор «Росатома» Алексей Лихачев.

Одна из основных проблем атомной энергетики — не технологическая, а психологическая: Чернобыль, Фукусима, испытания ядерного оружия — в общем, есть повод для беспокойства и недоверия.

— Важное условие для развития ядерной энергетики — это социальное принятие. Для того, чтобы ядерная энергетика возникла в какой-то стране, общество должно ее принимать, — говорит генеральный директор Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) Юкия Амано.

Какие бы сценарии развития энергетики ни строились, одно в них неизменно: потребление электроэнергии в мире будет расти. Население Земли увеличивается, запросы человечества растут: за последние сто лет мы потребили энергии больше, чем за всю предыдущую историю от сотворения мира. При этом более миллиарда человек на планете до сих пор не имеют доступа к электричеству!

По прогнозам ученых, к 2050 году на Земле будет жить еще на 2,5 миллиарда больше людей, децентрализация энергетики и строительство малых мощностей даст доступ к этому ресурсу значительно большему количеству человек и повысить их качество жизни.

Читайте также:  Тематическая викторина от иосифа труба

А значит, потребность в электроэнергии снова будет расти. И здесь на помощь приходит атомная энергетика: высокопроизводительная, с низким уровнем выброса загрязняющих атмосферу веществ и не­ограниченными запасами топлива.

При этом речь идет не только об ископаемом уране, но и об отработавшем ядерном топливе, находящемся на хранении: топливные сборки выработали свой ресурс не более, чем на четыре процента, и это огромный ресурс для вторичного использования.

Не говоря уже о том, что переработка топлива из ОЯТ позволяет решить задачу необратимой утилизации оружейного плутония и замкнуть производственны цикл, срабатывая весь ресурс ядерного топлива.

Особый путь Сибири

По соглашению между США и Россией каждая из стран должна утилизировать по 34 тонны оружейного плутония, и начало этой работы было назначено на 2018 год.

Но пока технологией выработки так называемого МОКС-топлива обладает только Россия: первый в мире завод по его производству находится в Железногорске (бывший Красноярск-26), на мощностях Горно-химического комбината, входящего в структуру «Росатома».

— Важно стандартизировать требования к производственной безопасности в различных юрисдикциях и странах для создания безопасной атомной энергетики, — считает президент энергетической корпорации Fortum Corporation Пекка Лундмарк.

 — Я считаю, что атомная энергетика будет играть ключевую роль, но не как единственная технология, а в сочетании с солнечной энергетикой, гидроэнергетикой и экологичным биотоп­ливом.

Однако для того, чтобы атомная энергетика оставалась конкурентоспособной и продолжала играть важную роль в будущем, ей тоже требуется модернизация.

При этом «законодателем мод» в атомной энергетике вполне может стать Сибирь. Эксперты склоняются к мысли, что именно эта отрасль энергетики будет в регионе ведущей.

— Сибирский регион обладает всеми возможностями для развития атомной энергетики, обеспечивающими полный ядерный цикл от добычи и переработки уранового сырья и изготовления топливных сборок до утилизации облученного ядерного топлива, что может обеспечить и оптимизировать функционирование современных АЭС, — говорит Игорь Лобовский. — На долгую перспективу решить энергетические проблемы Сибирского региона можно за счет атомных энергоисточников, в частности, за счет строительства современных АЭС с реакторами типа ВВЭР-1300. Да, в соответствии с соглашением между Россией и США о прекращении производства оружейного плутония все ядерные реакторы Сибирской АЭС были остановлены в 2008 году, но в Северске сохранилась развитая инфраструктура и кадровый потенциал, а это существенно ускорит и удешевит строительство новой АЭС, которое на данный момент отложено до 2020 года.

Впрочем, КПД, КИУМ, себестоимость, доступность, технологичность — далеко не все требования, которые предъявляются энергетике будущего. И это тоже — вызов.

— Хотелось бы, чтобы энергетика будущего была незаметной — в том смысле, что мы не должны видеть ее негативных последствий, она должна быть бе­зопасной, — считает президент РСПП, председатель Наблюдательного совета ассоциации «Глобальная энергия» Александр Шохин.

 — Экологическое негативное воздействие, в том числе в той же атомной и даже гидроэнергетике и тепловой энергетике должно быть минимальным, а безопасность — максимальной.

Я считаю, что главный критерий — это не то, что, какая доля будет, например, у возобновляемых видов энергетики, а именно то, что все виды энергетики должны быть безопасными и эффективными.

Трудно поспорить.

Почему атомной энергии нет альтернативы

По следам недавнего поста — попытаюсь в понятных для IT-шников терминах объяснить, почему альтернативные источники энергии никогда не заменят традиционные, и почему в свете исчерпания запасов нефти и газа нужно переходить на атомную энергию.

Представьте, что вы — мэр небольшого города. И у вас есть задача — обеспечить город электроэнергией. Старая угольная электростанция на ладан дышит и слишком уж коптит.

При этом, как разумный человек, вы собираетесь решать проблему с учётом перспектив: ваш город растёт и, рано или поздно, придётся нарастить производство электроэнергии. Итого, цели замены технологии вполне коррелируют с таковыми для какого-нибудь интернет-ресурса.

Нужно: (а) обеспечить надёжную производительность в текущий момент времени; (б) заложить масштабируемость архитектуры на будущее.

Итак, что нам предлагают из альтернативных источников энергии?

1. Ветер. Ставишь ферму из ветряков — и вот она, чистая энергия! Правда, для этого необходимо выделить под ферму открытое пространство, где постоянно дуют ветра. Ладно, если у вас рядом с городом есть хорошее место (правда, вы там собирались парк разбить или там плантацию устроить) — а если такого нет? Сможете ли вы обеспечить надежное поступление энергии? Конечно же нет. Нет ветра — нет энергии. Мощность ветряка пропорциональна третьей степени скорости ветра — скорость ветра упала в два раза, мощность ветряка — в восемь. Сможете ли вы обеспечить масштабируемость архитектуры? Если у вас там не Скалистые горы вокруг, то пригодных для ветряков мест немного. Ветряная ферма занимает очень немаленькую площадь сама по себе + из-за шума необходимо отодвигать её подальше от жилых кварталов. 2. Солнце. Тоже, на вид, хорошо. Ставишь панели — получаешь энергию. Это, конечно, если в вашей местности хорошая погода. Но, опять же, допустим. Сможете ли вы обеспечить надежное поступление энергии? Нет, если вы не в Атакаме. Неблагоприятные погодные условия оставляют город без электричества. Сможете ли вы обеспечить масштабируемость? Здесь всё опять упирается в площадь. Если у вас есть место и время — то да, сможете. 3. Гидроэнергия. Ну, тут все просто — если рядом есть пригодная река, можно её перегородить. Работать будет как часы, но про увеличение мощности забудьте. 4. Экзотика. Геотермальные/приливные электростанции. В целом, примерно те же проблемы, что и с ветряками. Что мы имеем? Все альтернативные источники фундаментально страдают от следующих проблем: (а) не гарантируют нужную мощность; многие вообще не гарантируют хоть какую-то минимальную мощность; (б) требуют передачи обширных пригодных территорий под ферму/водохранилище; при этом никакого выбора, где разместить ферму, обычно нет; (в) плохо масштабируются или не масштабируются совсем. Если провести аналогию с IT, то альтернативные источники энергии — это как энтузиасты, предоставляющие свои мощности для решения научных задач. Да, это довольно большой и малоиспользуемый ресурс, но, во многих случаях, абсолютно неприменимый. Что же предоставляет нам атомная энергетика? (а) абсолютно предсказуемый и надежный источник энергии — сколько МВт надо, столько и закладывай в проект; (б) отлично масштабируемый источник энергии; стало не хватать мощности — построй ещё энергоблок. При этом строить новую ферму, обычно, не надо — новый энергоблок возводится в рамках существующего комплекса АЭС и дополнительной площади не сжирает. При этом АЭС, хоть и требует так же большой выделенной территории, выгодно отличается от альтернативной энергетики тем, что вы полностью свободны в выборе места — ставь куда хочешь.

Почему же атомной энергетике нет альтернатив? Потому что ни один альтернативный источник энергии не в состоянии обеспечить надежный, предсказуемый и масштабируемый поток энергии.

Здесь вопрос вовсе не в цене, не во вреде для окружающей среде, а только в том, что без существования надежного, не зависящего от внешних условий компонента, ни одна крупная энергосистема существовать просто не сможет.

Некоторые исследования называют цифру в 25% как предельную для доли энергии, вырабатываемой непрогнозируемыми источниками (потерял ссылку). Утверждается, что при большей доле попросту невозможна нормальная диспетчеризация и переброс мощностей в энергосистеме. По-хорошему, пока ни одна крупная энергосистема с этой проблемой не столкнулась.

Возможно, с развитием технологии эту цифру удастся превысить, но, в любом случае, в энергосистеме обязан присутствовать компонент, вырабатывающий предсказуемое и масштабируемое количество электроэнергии.

На данный момент никакой альтернативы АЭС в этом месте нет (ну, не считая сжигания углеводородов, конечно), и, главное, не предвидится.

Поэтому, если говорить о долгосрочных перспективах, то, в идеале, дожна сложиться примерно такая структура:

— примерно 50% электроэнергии вырабатывается на АЭС и традиционных электростанциях; — примерно 50% электроэнергии вырабатывается альтернативными источниками энергии (причем по максимуму — гидроэлектростанциями); — все потребители встроены в единую систему диспетчеризации энергии, которая может при крупных перепадах «альтернативных» мощностей вовремя перестроить энергопоток.

UPD: Моя старая статья про EROEI, помогает понять, что и почему происходит в энергетике.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector